Chúng tôi thảo luận về các phương pháp thay thế để phát triển các sản phẩm bán dẫn.
/ hình chụp Unsplash
Lần cuối cùng về các vật liệu có thể thay thế silicon trong sản xuất bóng bán dẫn và mở rộng khả năng của chúng. Hôm nay chúng ta sẽ thảo luận về các phương pháp thay thế để phát triển các sản phẩm bán dẫn và cách chúng sẽ được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu.
Transistor áp điện
Các thiết bị như vậy có các thành phần áp điện và áp điện trong cấu trúc của chúng. Đầu tiên chuyển đổi xung điện thành xung âm thanh. Cái thứ hai hấp thụ các sóng âm thanh này, nén và theo đó, mở hoặc đóng bóng bán dẫn. Samari selenua () - phụ thuộc vào áp suất hoặc là chất bán dẫn (điện trở cao) hoặc là kim loại.
IBM là một trong những hãng đầu tiên đưa ra khái niệm bóng bán dẫn áp điện. Các kỹ sư của công ty đang tham gia phát triển trong lĩnh vực này . Các đồng nghiệp của họ từ Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia Anh, Đại học Edinburgh và Auburn cũng đang nghiên cứu theo hướng này.
Bóng bán dẫn áp điện tiêu tán năng lượng ít hơn đáng kể so với các thiết bị silicon. Công nghệ đầu tiên trong các thiết bị nhỏ khó thoát nhiệt - điện thoại thông minh, thiết bị vô tuyến, radar.
Các bóng bán dẫn áp điện cũng có thể được ứng dụng trong bộ xử lý máy chủ cho các trung tâm dữ liệu. Công nghệ này sẽ tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của phần cứng và sẽ giảm chi phí cho các nhà khai thác trung tâm dữ liệu trên cơ sở hạ tầng CNTT.
Transitor đường hầm
Một trong những thách thức chính đối với các nhà sản xuất thiết bị bán dẫn là thiết kế các bóng bán dẫn có thể chuyển đổi ở điện áp thấp. Các bóng bán dẫn đường hầm có thể giải quyết vấn đề này. Các thiết bị như vậy được điều khiển bằng .
Do đó, khi đặt một điện áp bên ngoài vào, bóng bán dẫn sẽ chuyển mạch nhanh hơn vì các electron có nhiều khả năng vượt qua hàng rào điện môi hơn. Kết quả là thiết bị cần điện áp ít hơn nhiều lần để hoạt động.
Các nhà khoa học từ MIPT và Đại học Tohoku của Nhật Bản đang phát triển bóng bán dẫn đường hầm. Họ đã sử dụng graphene hai lớp để một thiết bị hoạt động nhanh hơn 10–100 lần so với các thiết bị silicon tương ứng của nó. Theo các kỹ sư, công nghệ của họ thiết kế bộ xử lý sẽ có năng suất gấp XNUMX lần so với các mẫu hàng đầu hiện đại.
/ hình chụp PD
Vào những thời điểm khác nhau, các nguyên mẫu của bóng bán dẫn đường hầm đã được thực hiện bằng nhiều vật liệu khác nhau - ngoài graphene, chúng còn и . Tuy nhiên, công nghệ này vẫn chưa rời khỏi bức tường của các phòng thí nghiệm và chưa có cuộc thảo luận nào về việc sản xuất quy mô lớn các thiết bị dựa trên nó.
Transistor quay
Công việc của họ dựa trên chuyển động của các spin electron. Các spin chuyển động với sự hỗ trợ của từ trường bên ngoài, điều khiển chúng theo một hướng và tạo thành dòng điện spin. Các thiết bị hoạt động với dòng điện này tiêu thụ năng lượng ít hơn một trăm lần so với bóng bán dẫn silicon và với tốc độ hàng tỷ lần mỗi giây.
Ưu điểm chính của thiết bị quay tính linh hoạt của chúng. Chúng kết hợp các chức năng của một thiết bị lưu trữ thông tin, một máy dò để đọc thông tin và một công tắc để truyền thông tin đến các phần tử khác của chip.
Được cho là người đi tiên phong trong khái niệm bóng bán dẫn quay kỹ sư Supriyo Datta và Biswajit Das vào năm 1990. Kể từ đó, các công ty CNTT lớn đã bắt đầu phát triển trong lĩnh vực này, . Tuy nhiên, làm thế nào các kỹ sư, bóng bán dẫn spin vẫn còn lâu mới xuất hiện trong các sản phẩm tiêu dùng.
Transistor kim loại-không khí
Về cốt lõi, nguyên lý hoạt động và thiết kế của bóng bán dẫn kim loại-không khí gợi nhớ đến bóng bán dẫn . Ngoại trừ một số trường hợp ngoại lệ: cực máng và nguồn của bóng bán dẫn mới là các điện cực kim loại. Màn trập của thiết bị được đặt bên dưới chúng và được cách nhiệt bằng màng oxit.
Cống và nguồn được đặt ở khoảng cách XNUMX nanomet với nhau, cho phép các electron di chuyển tự do trong không gian. Sự trao đổi các hạt tích điện xảy ra do .
Phát triển bóng bán dẫn kim loại-không khí một nhóm đến từ Đại học Melbourne - RMIT. Các kỹ sư cho biết công nghệ này sẽ “thổi sức sống mới” vào định luật Moore và giúp xây dựng toàn bộ mạng 3D từ bóng bán dẫn. Các nhà sản xuất chip sẽ có thể ngừng cắt giảm không ngừng các quy trình công nghệ và bắt đầu tạo ra các kiến trúc 3D nhỏ gọn.
Theo các nhà phát triển, tần số hoạt động của loại bóng bán dẫn mới sẽ vượt quá hàng trăm gigahertz. Việc đưa công nghệ tới đại chúng sẽ mở rộng khả năng của hệ thống máy tính và tăng hiệu suất của máy chủ trong trung tâm dữ liệu.
Nhóm hiện đang tìm kiếm các nhà đầu tư để tiếp tục nghiên cứu và giải quyết các khó khăn về công nghệ. Các điện cực nguồn và cực máng tan chảy dưới tác động của điện trường - điều này làm giảm hiệu suất của bóng bán dẫn. Họ có kế hoạch khắc phục sự thiếu hụt trong vài năm tới. Sau đó, các kỹ sư sẽ bắt đầu chuẩn bị đưa sản phẩm ra thị trường.
Những gì chúng tôi viết về blog công ty của chúng tôi:
Nguồn: www.habr.com