Vi pratar om alternativ för kisel.
/ Foto Unsplash
Moores lag, Dennards lag och Coomeys regel tappar i relevans. En anledning är att kiseltransistorer närmar sig sin tekniska gräns. Vi diskuterade detta ämne i detalj . Idag pratar vi om material som i framtiden kan ersätta kisel och förlänga de tre lagarnas giltighet, vilket innebär att processorerna och de datorsystem som använder dem ökar effektiviteten (inklusive servrar i datacenter).
Kolnanorör
Kolnanorör är cylindrar vars väggar består av ett monoatomiskt lager av kol. Radien för kolatomer är mindre än den för kisel, så nanorörsbaserade transistorer har högre elektronrörlighet och strömtäthet. Som ett resultat ökar transistorns driftshastighet och dess effektförbrukning minskar. Förbi ingenjörer från University of Wisconsin-Madison, femdubblas produktiviteten.
Det faktum att kolnanorör har bättre egenskaper än kisel har varit känt under lång tid - de första sådana transistorerna dök upp . Men först nyligen har forskare lyckats övervinna ett antal tekniska begränsningar för att skapa en tillräckligt effektiv enhet. För tre år sedan presenterade fysiker från det redan nämnda University of Wisconsin en prototyp av en nanorörsbaserad transistor, som överträffade moderna kiselenheter.
En tillämpning av enheter baserade på kolnanorör är flexibel elektronik. Men hittills har tekniken inte gått utöver laboratoriet och det är inget tal om massimplementering.
Grafen nanorband
De är smala remsor flera tiotals nanometer breda och ett av de viktigaste materialen för att skapa framtidens transistorer. Den huvudsakliga egenskapen hos grafentejp är förmågan att accelerera strömmen som flyter genom den med hjälp av ett magnetfält. Samtidigt grafen högre elektrisk ledningsförmåga än kisel.
På , processorer baserade på grafentransistorer kommer att kunna arbeta vid frekvenser nära terahertz. Medan driftfrekvensen för moderna chips är inställd på 4–5 gigahertz.
De första prototyperna av grafentransistorer . Sedan dess ingenjörer processer för att "montera" enheter baserade på dem. Helt nyligen erhölls de första resultaten - ett team av utvecklare från University of Cambridge i mars om lansering i produktion . Ingenjörer säger att den nya enheten kan påskynda driften av elektroniska enheter tio gånger.
Hafniumdioxid och selenid
Hafniumdioxid används också vid tillverkning av mikrokretsar . Det används för att göra ett isolerande lager på en transistorgrind. Men idag föreslår ingenjörer att använda den för att optimera driften av kiseltransistorer.
/ Foto PD
Tidigt förra året, forskare från Stanford , att om kristallstrukturen av hafniumdioxid omorganiseras på ett speciellt sätt, då (ansvarig för mediets förmåga att överföra ett elektriskt fält) kommer att öka mer än fyra gånger. Om du använder ett sådant material när du skapar transistorgrindar kan du avsevärt minska inflytandet .
Även amerikanska forskare minska storleken på moderna transistorer med hafnium- och zirkoniumselenider. De kan användas som en effektiv isolator för transistorer istället för kiseloxid. Selenider har en betydligt mindre tjocklek (tre atomer), samtidigt som de upprätthåller ett bra bandgap. Detta är en indikator som bestämmer strömförbrukningen för transistorn. Ingenjörer har redan flera fungerande prototyper av enheter baserade på hafnium- och zirkoniumselenider.
Nu måste ingenjörer lösa problemet med att ansluta sådana transistorer - för att utveckla lämpliga små kontakter för dem. Först efter detta kommer det att vara möjligt att tala om massproduktion.
Molybdendisulfid
Molybdensulfid i sig är en ganska dålig halvledare, som är sämre i egenskaper än kisel. Men en grupp fysiker från University of Notre Dame upptäckte att tunna molybdenfilmer (en atom tjock) har unika egenskaper - transistorer baserade på dem passerar inte ström när de stängs av och kräver lite energi för att byta. Detta gör att de kan arbeta vid låga spänningar.
Molybden transistor prototyp i laboratoriet. Lawrence Berkeley 2016. Enheten är bara en nanometer bred. Ingenjörer säger att sådana transistorer kommer att hjälpa till att utöka Moores lag.
Även molybdendisulfidtransistor förra året ingenjörer från ett sydkoreanskt universitet. Tekniken förväntas finna tillämpning i styrkretsar för OLED-skärmar. Det talas dock ännu inte om massproduktion av sådana transistorer.
Trots detta har forskare från Stanford att modern infrastruktur för produktion av transistorer kan byggas om för att fungera med "molybden"-enheter till minimal kostnad. Om det kommer att vara möjligt att genomföra sådana projekt återstår att se i framtiden.
Vad vi skriver om i vår Telegram-kanal:
Källa: will.com