Silikon alternatiflerinden bahsediyoruz.
/ Fotoğraf Unsplash
Moore Yasası, Dennard Yasası ve Coomey Kuralı geçerliliğini kaybediyor. Bunun bir nedeni silikon transistörlerin teknolojik sınırlarına yaklaşmasıdır. Bu konuyu ayrıntılı olarak tartıştık . Bugün, gelecekte silikonun yerini alabilecek ve üç yasanın geçerliliğini genişletebilecek malzemelerden bahsediyoruz; bu, işlemcilerin ve onları kullanan bilgi işlem sistemlerinin (veri merkezlerindeki sunucular dahil) verimliliğinin artırılması anlamına geliyor.
karbon nanotüpler
Karbon nanotüpleri, duvarları tek atomlu bir karbon tabakasından oluşan silindirlerdir. Karbon atomlarının yarıçapı silikonunkinden daha küçüktür, dolayısıyla nanotüp bazlı transistörler daha yüksek elektron hareketliliğine ve akım yoğunluğuna sahiptir. Sonuç olarak transistörün çalışma hızı artar ve güç tüketimi azalır. İle Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden mühendisler sayesinde üretkenlik beş kat artıyor.
Karbon nanotüplerin silikondan daha iyi özelliklere sahip olduğu uzun zamandır biliniyordu - bu tür ilk transistörler ortaya çıktı . Ancak bilim insanları ancak son zamanlarda yeterince etkili bir cihaz yaratmak için bir dizi teknolojik sınırlamanın üstesinden gelmeyi başardılar. Üç yıl önce, daha önce adı geçen Wisconsin Üniversitesi'nden fizikçiler, modern silikon cihazlardan daha iyi performans gösteren nanotüp bazlı bir transistörün prototipini sundular.
Karbon nanotüplere dayalı cihazların bir uygulaması esnek elektroniklerdir. Ancak şu ana kadar teknoloji laboratuvarın ötesine geçmedi ve kitlesel uygulanmasından söz edilmiyor.
Grafen nanoşeritleri
Onlar dar şeritler onlarca nanometre genişliğinde ve geleceğin transistörlerini yaratmanın ana malzemelerinden biri. Grafen bandın ana özelliği, içinden akan akımı bir manyetik alan kullanarak hızlandırabilmesidir. Aynı zamanda grafen silikondan daha fazla elektrik iletkenliği.
Üzerinde grafen transistörlere dayalı işlemciler terahertz'e yakın frekanslarda çalışabilecek. Modern çiplerin çalışma frekansı 4-5 gigahertz olarak ayarlanmıştır.
Grafen transistörlerin ilk prototipleri . O zamandan beri mühendisler bunlara dayalı cihazların “montajı” süreçleri. Çok yakın zamanda ilk sonuçlar elde edildi - Mart ayında Cambridge Üniversitesi'nden bir geliştirici ekibi üretime başlama hakkında . Mühendisler, yeni cihazın elektronik cihazların çalışmasını on kat hızlandırabileceğini söylüyor.
Hafniyum dioksit ve selenit
Hafniyum dioksit mikro devrelerin üretiminde de kullanılıyor . Transistör kapısında yalıtım katmanı oluşturmak için kullanılır. Ancak bugün mühendisler, silikon transistörlerin çalışmasını optimize etmek için bunu kullanmayı öneriyorlar.
/ Fotoğraf PD
Geçen yılın başlarında Stanford'dan bilim insanları hafniyum dioksitin kristal yapısı özel bir şekilde yeniden düzenlenirse (ortamın elektrik alanını iletme yeteneğinden sorumludur) dört kattan fazla artacaktır. Transistör kapıları oluştururken böyle bir malzeme kullanırsanız, etkiyi önemli ölçüde azaltabilirsiniz. .
Ayrıca Amerikalı bilim adamları hafniyum ve zirkonyum selenürleri kullanarak modern transistörlerin boyutunu küçültün. Transistörler için silikon oksit yerine etkili bir yalıtkan olarak kullanılabilirler. Selenidler önemli ölçüde daha küçük bir kalınlığa (üç atom) sahiptir ve iyi bir bant aralığını korur. Bu, transistörün güç tüketimini belirleyen bir göstergedir. Mühendisler zaten hafniyum ve zirkonyum selenidlere dayanan birkaç çalışan cihaz prototipi.
Artık mühendislerin bu tür transistörleri bağlama sorununu çözmeleri ve onlar için uygun küçük kontaklar geliştirmeleri gerekiyor. Ancak bundan sonra seri üretimden bahsetmek mümkün olacak.
Molibden disülfür
Molibden sülfürün kendisi oldukça zayıf bir yarı iletkendir ve özellikleri silikondan daha düşüktür. Ancak Notre Dame Üniversitesi'nden bir grup fizikçi, ince molibden filmlerin (bir atom kalınlığında) benzersiz özelliklere sahip olduğunu keşfetti; bunlara dayalı transistörler, kapatıldığında akımı iletmiyor ve geçiş yapmak için çok az enerji gerektiriyor. Bu onların düşük voltajlarda çalışmasına izin verir.
Molibden transistör prototipi laboratuvarda. 2016 yılında Lawrence Berkeley. Cihaz yalnızca bir nanometre genişliğindedir. Mühendisler, bu tür transistörlerin Moore Yasasının genişletilmesine yardımcı olacağını söylüyor.
Ayrıca geçen yıl molibden disülfit transistörü Güney Koreli bir üniversiteden mühendisler. Teknolojinin OLED ekranların kontrol devrelerinde uygulama bulması bekleniyor. Ancak bu tür transistörlerin seri üretimi konusunda henüz bir konuşma yok.
Buna rağmen Stanford'dan araştırmacılar transistör üretimine yönelik modern altyapının "molibden" cihazlarla çalışacak şekilde minimum maliyetle yeniden inşa edilebileceği. Bu tür projelerin uygulanmasının mümkün olup olmayacağı gelecekte görülecektir.
Telegram kanalımızda neler yazıyoruz:
Kaynak: habr.com
