🥇「打破」摩爾定律：用什麼取代傳統平面電晶體

上次我們談了關於可以在晶體管生產中取代矽並擴展其能力的材料。今天我們正在討論半導體產品開發的替代方法以及它們將如何在資料中心中使用。

壓電電晶體

此類裝置的結構中具有壓電和壓阻元件。第一個將電脈衝轉換為聲音脈衝。第二個吸收這些聲波，壓縮並相應地打開或關閉電晶體。硒化釤（幻燈片 14) - 取決於壓力他表現得作為半導體（高電阻）或作為金屬。

IBM 是最早引進壓電電晶體概念的公司之一。公司工程師正在從事這方面的開發自 2012 年以來。他們來自英國國家物理實驗室、愛丁堡大學和奧本大學的同事也朝著這個方向努力。

壓電電晶體消耗的能量比矽元件少很多。技術第一計劃使用難以去除熱量的小型設備 - 智慧型手機、無線電設備、雷達。

壓電晶體管還可以在資料中心的伺服器處理器中找到應用。該技術將提高硬體的能源效率，並降低資料中心營運商在IT基礎設施上的成本。

半導體裝置製造商面臨的主要挑戰之一是設計可以在低電壓下開關的電晶體。隧道晶體管可以解決這個問題。此類設備的控制使用量子穿隧效應.

因此，當施加外部電壓時，電晶體切換得更快，因為電子更有可能克服介電勢壘。因此，該設備運作所需的電壓要低幾倍。

MIPT 和日本東北大學的科學家正在開發隧道電晶體。他們使用雙層石墨烯創建該裝置的運轉速度比同類矽元件快 10 至 100 倍。據工程師介紹，他們的技術將允許設計的處理器的效率將是現代旗艦型號的二十倍。

/ 照片攝影 PD

在不同時期，隧道晶體管的原型是使用各種材料實現的 - 除了石墨烯之外，它們還包括奈米管 и 矽。然而，該技術尚未走出實驗室，也沒有談論基於該技術的設備的大規模生產。

他們的工作是基於電子自旋的運動。自旋在外部磁場的幫助下移動，使它們沿著一個方向排列並形成自旋流。以這種電流工作的設備消耗的能量比矽晶體管少一百倍，並且可以切換以每秒十億次的速度。

自旋裝置的主要優點是他們的多功能性。它們結合了資訊儲存設備、讀取資訊的檢測器以及將資訊傳輸到晶片其他元件的開關的功能。

被認為是自旋晶體管概念的先驅已提交工程師 Supriyo Datta 和 Biswajit Das 於 1990 年設計。此後，大型IT公司紛紛涉足此領域的發展，例如英特爾。然而，如何認出對工程師來說，自旋電晶體距離出現在消費產品中還有很長的路要走。

從本質上講，金屬空氣晶體管的工作原理和設計讓人聯想到晶體管 MOSFET。但有一些例外：新電晶體的汲極和源極是金屬電極。設備的快門位於它們下方，並用氧化膜絕緣。

汲極和源極之間的距離設定為三十奈米，這使得電子可以自由地穿過空氣空間。帶電粒子交換的發生是由於汽車電子排放.

金屬對空氣電晶體的開發交易來自墨爾本大學 RMIT 的團隊。工程師表示，這項技術將為摩爾定律“注入新的活力”，並使利用晶體管構建整個 3D 網路成為可能。晶片製造商將能夠停止無休止地縮減技術流程，並開始創建緊湊的 3D 架構。

據開發人員介紹，新型電晶體的工作頻率將超過數百千兆赫茲。向大眾發布技術將擴展計算系統的功能並提高資料中心伺服器的效能。

該團隊現正尋找投資者繼續研究並解決技術難題。汲極和源極在電場的影響下熔化－這降低了電晶體的性能。他們計劃在未來幾年內糾正這一缺陷。此後，工程師將開始準備將產品推向市場。

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