`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Ультратонкие транзисторы для более быстрых компьютерных чипов

0 
 

На протяжении десятилетий транзисторы на наших микросхемах становились все меньше, быстрее и дешевле. Примерно каждые два года число транзисторов на коммерческих чипах удваивается - это явление стало известно как «закон Мура». Но вот уже несколько лет закон Мура больше не действует. Миниатюризация достигла естественного предела, поскольку при приближении к длине шкалы всего в несколько нанометров возникают совершенно новые проблемы.

Теперь, однако, вскоре может стать возможным следующий большой этап миниатюризации - с так называемыми «двумерными (2D) материалами», которые могут состоять только из одного атомного слоя. С помощью нового изолятора из фторида кальция ученые из TU Wien (Вена) создали ультратонкий транзистор, который обладает превосходными электрическими свойствами и, в отличие от предыдущих технологий, может быть миниатюрным до чрезвычайно малых размеров.

Исследования полупроводниковых материалов, необходимых для изготовления транзисторов, в последние годы значительно продвинулись. Сегодня ультратонкие полупроводники могут быть изготовлены из 2D-материалов, состоящих всего из нескольких атомных слоев. «Но этого недостаточно для создания чрезвычайно маленького транзистора, - говорит профессор Тибор Грассер (Tibor Grasser) из Института микроэлектроники в Венском технологическом университете (TU). - В дополнение к ультратонкому полупроводнику нам также нужен ультратонкий изолятор».

Это связано с фундаментальной структурой конструкции транзистора: ток может течь от одной стороны транзистора к другой, но только если напряжение приложено в середине, создавая электрическое поле. Электрод, обеспечивающий это поле, должен быть электрически изолирован от самого полупроводника. «Уже проводились эксперименты на транзисторах со сверхтонкими полупроводниками, но до сих пор они сочетались с обычными изоляторами, - говорит Тибор Грассер. - Нет большой выгоды в уменьшении толщины полупроводника, когда он все еще должен быть объединен с толстым слоем изоляционного материала. Дальнейшей миниатюризации такого транзистора нет. Кроме того, при очень небольшой длине уменьшается поверхность изолятора, что, как оказалось, нарушает электронные свойства полупроводника».

Поэтому Юрий Илларионов, постдок в команде Тибора Грассера, попробовал новый подход. Он использовал ультратонкие 2D-материалы не только для полупроводниковой части транзистора, но и для изолирующей части. Выбирая ультратонкие изоляционные материалы, такие как ионные кристаллы, можно построить транзистор размером всего несколько нанометров. Электронные свойства улучшаются, потому что ионные кристаллы могут иметь совершенно правильную поверхность, при этом ни один атом не выступает из поверхности, что может нарушить электрическое поле.

«Обычные материалы имеют ковалентные связи в третьем измерении - атомы, которые соединяются с соседними материалами сверху и снизу, - объясняет Тибор Грассер. - Это не относится к 2D-материалам и ионным кристаллам, и поэтому они не влияют на электрические свойства полупроводника».

Для производства нового ультратонкого транзистора в качестве изоляционного материала был выбран фторид кальция. Слой фторида кальция был произведен в Институте Иоффе в Санкт-Петербурге, где первый автор публикации, Юрий Илларионов, работал до того, как присоединился к команде в Вене. Затем сам транзистор был изготовлен командой профессора Томаса Мюллера в Институте фотоники TU и проанализирован в Институте микроэлектроники.

Самый первый прототип уже превзошел все ожидания: «В течение многих лет мы получали целый ряд различных транзисторов для исследования их технических свойств, но мы никогда не видели ничего подобного нашему транзистору с изолятором из фтористого кальция, - говорит Тибор Грассер. - Прототип с превосходными электрическими свойствами превосходит все предыдущие модели».

Теперь команда хочет выяснить, какие комбинации изоляторов и полупроводников работают лучше всего. Может потребоваться еще несколько лет, прежде чем технология сможет использоваться для коммерчески доступных компьютерных чипов, поскольку процессы производства для слоев материала все еще нуждаются в улучшении. «В целом, однако, нет никаких сомнений в том, что транзисторы из 2D-материалов являются весьма интересным вариантом для будущего, - говорит Тибор Грассер. - С научной точки зрения ясно, что фториды, которые мы только что протестировали, в настоящее время являются лучшим решением проблемы с изолятором. Теперь осталось ответить только на несколько технических вопросов».

Этот новый тип меньшего и более быстрого транзистора должен позволить компьютерной индустрии сделать следующий большой шаг. Таким образом, закон Мура об экспоненциально увеличивающейся мощности компьютеров скоро может снова ожить.

Ультратонкие транзисторы для более быстрых компьютерных чипов

Схемы нового транзистора: изолятор красного и синего цветов и полупроводник сверху


Вы можете подписаться на наш Telegram-канал для получения наиболее интересной информации

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT