Pinag-uusapan natin ang mga alternatibo para sa silikon.
/ larawan Unsplash
Ang Moore's Law, Dennard's Law at Coomey's Rule ay nawawalan ng kaugnayan. Ang isang dahilan ay ang mga silicon transistor ay lumalapit sa kanilang teknolohikal na limitasyon. Tinalakay namin ang paksang ito nang detalyado . Ngayon ay pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga materyales na sa hinaharap ay maaaring palitan ang silikon at pahabain ang bisa ng tatlong batas, na nangangahulugang pagtaas ng kahusayan ng mga processor at ang mga sistema ng computing na gumagamit ng mga ito (kabilang ang mga server sa mga data center).
Mga carbon nanotube
Ang mga carbon nanotubes ay mga cylinder na ang mga dingding ay binubuo ng isang monatomic na layer ng carbon. Ang radius ng carbon atoms ay mas maliit kaysa sa silicon, kaya ang nanotube-based transistors ay may mas mataas na electron mobility at current density. Bilang isang resulta, ang bilis ng pagpapatakbo ng transistor ay tumataas at ang pagkonsumo ng kuryente nito ay bumababa. Sa pamamagitan ng mga inhinyero mula sa University of Wisconsin-Madison, ang produktibidad ay tumataas ng limang beses.
Ang katotohanan na ang mga carbon nanotubes ay may mas mahusay na mga katangian kaysa sa silikon ay kilala sa mahabang panahon - ang unang tulad ng mga transistor ay lumitaw . Ngunit kamakailan lamang ay napagtagumpayan ng mga siyentipiko ang isang bilang ng mga limitasyon sa teknolohiya upang makalikha ng isang sapat na epektibong aparato. Tatlong taon na ang nakalilipas, ang mga physicist mula sa nabanggit na University of Wisconsin ay nagpakita ng isang prototype ng isang nanotube-based na transistor, na higit sa mga modernong aparatong silikon.
Ang isang application ng mga device batay sa carbon nanotubes ay flexible electronics. Ngunit sa ngayon ang teknolohiya ay hindi lumampas sa laboratoryo at walang pag-uusap tungkol sa malawakang pagpapatupad nito.
Mga graphene nanoribbons
Ang mga ito ay makitid na mga piraso ilang sampu ng nanometer ang lapad at isa sa mga pangunahing materyales para sa paglikha ng mga transistor ng hinaharap. Ang pangunahing pag-aari ng graphene tape ay ang kakayahang mapabilis ang kasalukuyang dumadaloy dito gamit ang isang magnetic field. Kasabay nito, graphene mas mataas na electrical conductivity kaysa sa silikon.
Sa , ang mga processor na nakabatay sa mga graphene transistor ay magagawang gumana sa mga frequency na malapit sa terahertz. Habang ang operating frequency ng modernong chips ay nakatakda sa 4–5 gigahertz.
Ang mga unang prototype ng graphene transistors . Mula noon mga inhinyero mga proseso ng "assembling" na mga aparato batay sa mga ito. Kamakailan lamang, nakuha ang mga unang resulta - isang pangkat ng mga developer mula sa University of Cambridge noong Marso tungkol sa paglulunsad sa produksyon . Sinasabi ng mga inhinyero na ang bagong aparato ay maaaring mapabilis ang operasyon ng mga elektronikong aparato nang sampung beses.
Hafnium dioxide at selenide
Ginagamit din ang Hafnium dioxide sa paggawa ng mga microcircuits . Ito ay ginagamit upang gumawa ng isang insulating layer sa isang transistor gate. Ngunit ngayon ang mga inhinyero ay nagmumungkahi na gamitin ito upang ma-optimize ang pagpapatakbo ng mga silikon na transistor.
/ larawan PD
Noong unang bahagi ng nakaraang taon, ang mga siyentipiko mula sa Stanford , na kung ang kristal na istraktura ng hafnium dioxide ay muling inayos sa isang espesyal na paraan, kung gayon ito (responsable sa kakayahan ng medium na magpadala ng electric field) ay tataas ng higit sa apat na beses. Kung gumagamit ka ng naturang materyal kapag lumilikha ng mga gate ng transistor, maaari mong makabuluhang bawasan ang impluwensya .
Gayundin ang mga Amerikanong siyentipiko bawasan ang laki ng mga modernong transistor gamit ang hafnium at zirconium selenides. Maaari silang magamit bilang isang epektibong insulator para sa mga transistor sa halip na silikon oksido. Ang mga selenides ay may makabuluhang mas maliit na kapal (tatlong atomo), habang pinapanatili ang isang magandang banda gap. Ito ay isang tagapagpahiwatig na tumutukoy sa paggamit ng kuryente ng transistor. Ang mga inhinyero ay mayroon na ilang gumaganang prototype ng mga device batay sa hafnium at zirconium selenides.
Ngayon kailangan ng mga inhinyero na lutasin ang problema ng pagkonekta ng naturang mga transistor - upang bumuo ng naaangkop na maliliit na contact para sa kanila. Pagkatapos lamang nito ay posible na pag-usapan ang tungkol sa mass production.
Molibdenum disulfide
Ang molibdenum sulfide mismo ay isang medyo mahinang semiconductor, na mas mababa sa mga katangian sa silikon. Ngunit natuklasan ng isang pangkat ng mga physicist mula sa Unibersidad ng Notre Dame na ang mga manipis na molibdenum na pelikula (isang atom ang kapal) ay may mga natatanging katangian - ang mga transistor batay sa mga ito ay hindi pumasa sa kasalukuyang kapag naka-off at nangangailangan ng kaunting enerhiya upang lumipat. Ito ay nagpapahintulot sa kanila na gumana sa mababang boltahe.
Prototype ng molibdenum transistor sa laboratoryo. Lawrence Berkeley noong 2016. Isang nanometer lang ang lapad ng device. Sinasabi ng mga inhinyero na ang ganitong mga transistor ay makakatulong sa pagpapalawak ng Batas ni Moore.
Gayundin molibdenum disulfide transistor noong nakaraang taon mga inhinyero mula sa isang unibersidad sa South Korea. Ang teknolohiya ay inaasahang makakahanap ng aplikasyon sa mga control circuit ng mga OLED display. Gayunpaman, wala pang pag-uusap tungkol sa mass production ng naturang mga transistor.
Sa kabila nito, ang mga mananaliksik mula sa Stanford na ang modernong imprastraktura para sa produksyon ng mga transistor ay maaaring itayo muli upang gumana sa mga "molybdenum" na mga aparato sa minimal na gastos. Kung posible bang ipatupad ang mga naturang proyekto ay nananatiling makikita sa hinaharap.
Ang isinusulat namin tungkol sa aming Telegram channel:
Pinagmulan: www.habr.com