Механические коммутаторы решат проблему утечки энергии в микроэлектронных схемах

Электромеханические коммутаторы, применявшиеся в электронной технике до появления транзисторов, на новом витке развития технологий оказались способны превзойти по эффективности свои полупроводниковые аналоги.

На мероприятии IEDM 2013, состоявшемся в Вашингтоне, ученые университета Case Western Reserve сообщили о создании из карбида кремния сверхминиатюрного устройства, действующего подобно выключателю света и полностью свободного от токов утечки, свойственных современной микроэлектронике.

Движущаяся часть такого коммутатора занимает объем всего около одного кубического микрона, то есть в 1000 раз меньше сегодняшних микроэлектромеханических систем (MEMS). Это означает, что он примерно настолько же легче их и способен двигаться гораздо быстрее. Исследовательский коллектив под руководством профессора Филипа Фенга (Philip Feng) изготовил их карбида кремния трехконтактные коммутаторы с управляемым затвором, а также различные типы логических вентилей — базовые элементы компьютерной и коммуникационной техники.

В натурных испытаниях (в воздушной среде, при комнатной и повышенной температуре) экспериментальный образец нанокоммутатора (SiC NEMS) проработал на протяжении более 10 млн циклов — намного дольше прочих претендентов в коммутаторы без утечек.

Если кремниевые транзисторы начинают терять работоспособность уже при 250°C, то переключатели и логические элементы из карбида кремния продолжал стабильно функционировать при температурах более 500°С. Такая термоустойчивость может позволить конструировать компьютеры, рассчитанные на работу в условиях ядерного реактора или реактивного двигателя.

«По сравнению с кремнием и другими обычными материалами, SiC значительно более устойчив к окислению, химическому загрязнению и усталостному износу, — заявил Фенг. — Эти свойства позволят создавать устройства, обладающие улучшенным быстродействием и, в то же время, защищенные от неблагоприятных внешних воздействий».