เราหารือเกี่ยวกับแนวทางอื่นในการพัฒนาผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์
/ รูปถ่าย Unsplash
ครั้งสุดท้าย เกี่ยวกับวัสดุที่สามารถทดแทนซิลิคอนในการผลิตทรานซิสเตอร์และขยายขีดความสามารถ วันนี้เรากำลังพูดถึงแนวทางทางเลือกในการพัฒนาผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ และวิธีการนำไปใช้ในศูนย์ข้อมูล
ทรานซิสเตอร์เพียโซอิเล็กทริก
อุปกรณ์ดังกล่าวมีส่วนประกอบเพียโซอิเล็กทริกและเพียโซรีซิสทีฟในโครงสร้าง ขั้นแรกจะแปลงแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าเป็นแรงกระตุ้นเสียง อันที่สองดูดซับคลื่นเสียงเหล่านี้ บีบอัด และเปิดหรือปิดทรานซิสเตอร์ตามลำดับ ซาแมเรียม เซเลไนด์ () - ขึ้นอยู่กับแรงกดดัน ไม่ว่าจะเป็นสารกึ่งตัวนำ (ความต้านทานสูง) หรือโลหะ
IBM เป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกที่แนะนำแนวคิดของทรานซิสเตอร์เพียโซอิเล็กทริก วิศวกรของบริษัทมีส่วนร่วมในการพัฒนาในด้านนี้ . เพื่อนร่วมงานของพวกเขาจาก UK National Physical Laboratory, University of Edinburgh และ Auburn ก็ทำงานไปในทิศทางนี้เช่นกัน
ทรานซิสเตอร์เพียโซอิเล็กทริกจะกระจายพลังงานน้อยกว่าอุปกรณ์ซิลิคอนอย่างมาก เทคโนโลยีมาก่อน ในอุปกรณ์ขนาดเล็กที่กำจัดความร้อนได้ยาก - สมาร์ทโฟน อุปกรณ์วิทยุ เรดาร์
ทรานซิสเตอร์เพียโซอิเล็กทริกยังสามารถค้นหาแอปพลิเคชันในโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์สำหรับศูนย์ข้อมูลได้อีกด้วย เทคโนโลยีนี้จะเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของฮาร์ดแวร์ และจะลดต้นทุนของผู้ปฏิบัติงานศูนย์ข้อมูลด้านโครงสร้างพื้นฐานด้านไอที
ทรานซิสเตอร์แบบอุโมงค์
หนึ่งในความท้าทายหลักสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์คือการออกแบบทรานซิสเตอร์ที่สามารถเปลี่ยนได้ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ ทรานซิสเตอร์แบบอุโมงค์สามารถแก้ปัญหานี้ได้ อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการควบคุมการใช้งาน .
ดังนั้น เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าภายนอก ทรานซิสเตอร์จะสลับเร็วขึ้นเนื่องจากอิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะเอาชนะอุปสรรคอิเล็กทริกได้ ส่งผลให้อุปกรณ์ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานน้อยลงหลายเท่า
นักวิทยาศาสตร์จาก MIPT และมหาวิทยาลัย Tohoku ของญี่ปุ่นกำลังพัฒนาทรานซิสเตอร์แบบอุโมงค์ พวกเขาใช้กราฟีนสองชั้นเพื่อ อุปกรณ์ที่ทำงานเร็วกว่าซิลิคอนถึง 10–100 เท่า ตามที่วิศวกรระบุเทคโนโลยีของพวกเขา การออกแบบโปรเซสเซอร์ที่จะมีประสิทธิภาพมากกว่ารุ่นเรือธงสมัยใหม่ถึงยี่สิบเท่า
/ รูปถ่าย PD
ในช่วงเวลาต่างๆ ต้นแบบของทรานซิสเตอร์แบบทันเนลถูกนำมาใช้โดยใช้วัสดุหลายชนิด นอกเหนือจากกราฟีนแล้ว и . อย่างไรก็ตามเทคโนโลยียังไม่ได้ออกจากผนังห้องปฏิบัติการและไม่มีการพูดถึงการผลิตอุปกรณ์ขนาดใหญ่โดยใช้มัน
สปินทรานซิสเตอร์
งานของพวกเขาขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของการหมุนของอิเล็กตรอน การหมุนจะเคลื่อนที่ด้วยความช่วยเหลือของสนามแม่เหล็กภายนอก ซึ่งจะสั่งให้หมุนไปในทิศทางเดียวและสร้างกระแสการหมุน อุปกรณ์ที่ทำงานด้วยกระแสนี้ใช้พลังงานน้อยกว่าทรานซิสเตอร์ซิลิคอนถึงหนึ่งร้อยเท่าและ ด้วยอัตราพันล้านครั้งต่อวินาที
ข้อได้เปรียบหลักของอุปกรณ์หมุน ความเก่งกาจของพวกเขา โดยจะรวมฟังก์ชันของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล อุปกรณ์ตรวจจับสำหรับการอ่าน และสวิตช์สำหรับส่งสัญญาณไปยังองค์ประกอบอื่นๆ ของชิป
เชื่อกันว่าเป็นผู้บุกเบิกแนวคิดของทรานซิสเตอร์แบบหมุน วิศวกร Supriyo Datta และ Biswajit Das ในปี 1990 ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา บริษัทไอทีขนาดใหญ่ก็ได้เริ่มพัฒนาในด้านนี้ . อย่างไรก็ตามอย่างไร วิศวกร ทรานซิสเตอร์แบบสปินยังห่างไกลจากการปรากฏในสินค้าอุปโภคบริโภค
ทรานซิสเตอร์จากโลหะสู่อากาศ
โดยแก่นของหลักแล้ว หลักการทำงานและการออกแบบของทรานซิสเตอร์แบบโลหะ-อากาศนั้นชวนให้นึกถึงทรานซิสเตอร์ . มีข้อยกเว้นบางประการ: ท่อระบายและแหล่งที่มาของทรานซิสเตอร์ใหม่คืออิเล็กโทรดโลหะ ชัตเตอร์ของอุปกรณ์อยู่ด้านล่างและหุ้มด้วยฟิล์มออกไซด์
ท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดอยู่ห่างจากกัน XNUMX นาโนเมตร ซึ่งช่วยให้อิเล็กตรอนสามารถผ่านช่องอากาศได้อย่างอิสระ การแลกเปลี่ยนอนุภาคที่มีประจุเกิดขึ้นเนื่องจาก .
การพัฒนาทรานซิสเตอร์จากโลหะสู่อากาศ ทีมงานจากมหาวิทยาลัยเมลเบิร์น – RMIT วิศวกรกล่าวว่าเทคโนโลยีนี้จะ "หายใจชีวิตใหม่" ให้กับกฎของมัวร์ และทำให้สามารถสร้างเครือข่าย 3 มิติทั้งหมดจากทรานซิสเตอร์ได้ ผู้ผลิตชิปจะสามารถหยุดการลดกระบวนการทางเทคโนโลยีอย่างไม่มีที่สิ้นสุด และเริ่มสร้างสถาปัตยกรรม 3 มิติขนาดกะทัดรัดได้
ตามที่นักพัฒนาระบุว่าความถี่ในการทำงานของทรานซิสเตอร์ชนิดใหม่จะเกินร้อยกิกะเฮิรตซ์ การเปิดตัวเทคโนโลยีสู่มวลชนจะขยายขีดความสามารถของระบบคอมพิวเตอร์และเพิ่มประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์ในศูนย์ข้อมูล
ขณะนี้ทีมงานกำลังมองหานักลงทุนเพื่อดำเนินการวิจัยและแก้ไขปัญหาทางเทคโนโลยีต่อไป อิเล็กโทรดของท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิดจะหลอมละลายภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าซึ่งจะลดประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์ พวกเขาวางแผนที่จะแก้ไขข้อบกพร่องนี้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า หลังจากนี้วิศวกรจะเริ่มเตรียมการนำสินค้าออกสู่ตลาด
เราเขียนเกี่ยวกับอะไรอีกในบล็อกองค์กรของเรา:
ที่มา: will.com