Многофункциональный транзистор из TU Wien изменит сегмент адаптируемой электроники

Самый многофункциональный транзистор в мире был разработан учёными из Технического Университета Вены (TU Wien), представившими результаты своей работы в журнале ACS Nano.  Созданный ими прототип может открыть новую эру в технологиях микроэлектроники.

«Решающим является то, что у нашего транзистора есть еще один управляющий электрод, который размещён на границах раздела между германием и металлом. Он может динамически программировать функцию транзистора», – объясняет Масиар Систани (Masiar Sistani), научный сотрудник Института полупроводниковой электроники в TU Wien. Таким образом, например, вентиль И-НЕ (NAND) может превратиться в вентиль ИЛИ-НЕ (NOR).

Выбор авторами германия обеспечил им решающее преимущество. Это связано с особой электронной структурой германия. Если увеличивать напряжение, ток вначале тоже растёт, но, после определенного порогового значения начинает уменьшаться – это называется отрицательным дифференциальным сопротивлением. Дополнительный управляющий электрод позволяет изменять это пороговое напряжение. Таким образом появляются новые степени свободы, которые можно использовать, чтобы придать транзистору именно те свойства, которые требуются в данный момент.

«Арифметические операции, для которых раньше требовалось 160 транзисторов, благодаря этой улучшенной адаптируемость теперь возможны с 24 транзисторами. Таким образом, скорость и энергоэффективность схем также могут быть значительно увеличены», – говорит руководитель группы профессор Вальтер Вебер (Walter Weber).  

Кроме того, с новыми транзисторами легко реализуется многоуровневая логика – с количеством состояний больше двух («0» и «1»). Эта возможность наиболее интересна для приложений искусственного интеллекта.

По мнению авторов, в будущем адаптивный транзистор не заменит традиционные транзисторные технологии, а, скорее, дополнит их в тех областях, где его применение обеспечит лучшую экономию энергии.

Германий уже широко используется в полупроводниковой индустрии, поэтому с запуском в производство новых транзисторов не ожидается никаких проблем. Более того, в отличие от кремния, германий можно использовать в чистом виде, без легирования, что дополнительно упростит технологический процесс.

«Ряд деталей всё ещё требует оптимизации, но наш первый программируемый германиевый транзистор доказал, что основная идея в самом деле работает. Это решающий прорыв для нас», – заявил доктор Систани.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365