Новое физическое явление поможет поднять тактовую частоту процессоров

В 1980-х 90-х гг. наращивание вычислительной мощности производилось преимущественно за счет повышения тактовой частоты процессора, но затем этот подход перестал быть эффективным – чем быстрее работает чип, тем больше он греется, а существующие технологии не позволяют более повышать тактовую частоту не вызывая перегрева.

На этой неделе в журнале Science была опубликована статья, в которой специалисты Массачусетского технологического института и Университета Аугсбурга (Германия) описывают новое физическое явление, которое может привести к созданию транзисторов со значительно большим емкостным сопротивлением, что даст возможность производить чипы с большой тактовой частотой.

Группа ученых под руководством профессора Реймонда Ашори (Raymond Ashoori) исследовала необычную физическую систему, возникающую в результате выращивания алюмината лантана (LaAlO3) на поверхности титаната стронция (SrTiO3). Алюминат лантана состоит из перемежающихся слоев оксида лантана (положительно заряжен) и оксида алюминия (отрицательно заряжен). В результате возникает несколько однонаправленных электрических полей, которые создают разницу потенциалов между верхней и нижней границей материала.

Обычно алюминат лантана и титанат стронция обладают свойствами изоляторов, но если слой алюмината лантана достаточно тонкий, его электрический потенциал может оказаться достаточным для переноса электронов с поверхности к основанию, в результате на границе с титанатом стронция возникает проводящий канал, весьма похожий на тот, что формируется при включении и транзистора.

Измерив емкостное сопротивление между каналом и электродом затвора на поверхности алюмината лантана, ученые обнаружили, что бесконечно малые изменения напряжения могут привести к возникновению большого числа заряженных частиц в канале между двумя материалами. Канал притягивает заряды буквально как вакуум, и при этом функционирует при комнатной температуре.

Емкость материала настолько высока, что исследователи не могут объяснить наблюдаемый эффект с точки зрения современной физики, вероятно это новый квантово-механический эффект или неизвестный физике материал.

Ученые подчеркивают, что открытое явление не приведет к революции в микроэлектроники в ближайшее время, хотя бы потому, что слишком большие средства инвестированы в современные полупроводниковые производства. Тем не менее, если удастся понять природу открытого феномена, со временем буду спроектированы и промышленные технологии на его основе.

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