Discutimos alternativas al desarrollo de productos semiconductores.
/ foto Taylor Vick UnsplashLa última vez
hablamos sobre materiales que pueden reemplazar al silicio en la producción de transistores y ampliar sus capacidades. Hoy estamos discutiendo enfoques alternativos para el desarrollo de productos semiconductores y qué aplicación encontrarán en los centros de datos.
Transistores piezoeléctricos
Dichos dispositivos tienen en su estructura componentes piezoeléctricos y piezoresistivos. El primero convierte los impulsos eléctricos en sonidos. El segundo absorbe estas ondas de sonido, se contrae y, en consecuencia, abre o cierra el transistor. El selenuro de samario (
diapositiva 14 ) se usa como una sustancia piezoresistiva; dependiendo de la presión,
se comporta como un semiconductor (con alta resistencia) o como un metal.
Uno de los primeros en presentar el concepto de un transistor piezoeléctrico en IBM. Los ingenieros de la compañía se han desarrollado en esta área
desde 2012 . Sus colegas del Laboratorio Nacional de Física de Gran Bretaña, la Universidad de Edimburgo y Auburn también trabajan en esta dirección.
Un transistor piezoeléctrico disipa significativamente menos energía que los dispositivos de silicio. En primer lugar,
planean usar la tecnología en pequeños dispositivos, de los que es difícil eliminar el calor: teléfonos inteligentes, dispositivos de radio, radares.
Los transistores piezoeléctricos también se pueden usar en procesadores de servidor para centros de datos. La tecnología aumentará la eficiencia energética del hardware y reducirá el costo de los operadores de centros de datos en infraestructura de TI.
Transistores de túnel
Una de las principales tareas de los fabricantes de dispositivos semiconductores es el diseño de transistores que se puedan conmutar a bajos voltajes. Los transistores de túnel pueden resolverlo. Dichos dispositivos están controlados por el
efecto de túnel cuántico .
Por lo tanto, cuando se aplica un voltaje externo, la conmutación del transistor es más rápida, ya que es más probable que los electrones crucen la barrera dieléctrica. Como resultado, el dispositivo requiere un voltaje varias veces menor para funcionar.
El desarrollo de transistores de túnel involucró a científicos del MIPT y la Universidad Japonesa de Tohoku. Utilizaron grafeno de dos capas para
crear un dispositivo que funciona entre 10 y 100 veces más rápido que sus homólogos de silicio. Según los ingenieros, su tecnología
les permitirá diseñar procesadores que serán veinte veces más productivos que los modelos insignia modernos.
/ foto PxHere PDEn diferentes momentos, se implementaron prototipos de transistores de túnel utilizando diversos materiales; además del grafeno, eran
nanotubos y
silicio . Sin embargo, la tecnología aún no ha salido de las paredes de los laboratorios, y no se trata de la producción a gran escala de dispositivos basados en ella.
Transistores de giro
Su trabajo se basa en el movimiento de espines de electrones. Los giros se mueven usando un campo magnético externo, ordenándolos en una dirección y formando una corriente de giro. Los dispositivos que funcionan con esta corriente consumen cien veces menos energía que los transistores de silicio, y
pueden cambiar a una velocidad de mil millones de veces por segundo.
La principal ventaja de los dispositivos de giro es su versatilidad. Combinan las funciones de un dispositivo de almacenamiento de información, un detector para leerlo y un interruptor para transmitirlo a otros elementos del chip.
Se cree que el primer concepto de transistor de giro fue
introducido por los ingenieros Supriyo Datta y Biswajit Das en 1990. Desde entonces, grandes empresas de TI,
como Intel , han comenzado a desarrollar en esta área. Sin embargo, como
admiten los ingenieros, los transistores de giro todavía no aparecerán en los productos de consumo.
Transistores de metal a aire
En esencia, los principios de operación y el diseño del transistor metal-aire se parecen a
los transistores
MOSFET . Con algunas excepciones: el drenaje y la fuente del nuevo transistor son electrodos metálicos. El obturador del dispositivo se encuentra debajo de ellos y está aislado con una película de óxido.
El drenaje y la fuente se separan entre sí a una distancia de treinta nanómetros, lo que permite que los electrones pasen libremente por el espacio aéreo. El intercambio de partículas cargadas se produce debido a la
emisión de campo .
El desarrollo de transistores metal-aire
involucrados en un equipo de la Universidad de Melbourne - RMIT. Los ingenieros dicen que la tecnología "dará nueva vida" a la ley de Moore y permitirá la construcción de redes 3D completas a partir de transistores. Los fabricantes de chips podrán dejar de involucrarse en una reducción interminable en los procesos tecnológicos y se involucrarán en la formación de arquitecturas 3D compactas.
Según los desarrolladores, la frecuencia de funcionamiento del nuevo tipo de transistores superará los cientos de gigahercios. El lanzamiento de tecnología a las masas ampliará las capacidades de los sistemas informáticos y aumentará el rendimiento de los servidores en los centros de datos.
Ahora el equipo está buscando inversores para continuar su investigación y resolver dificultades tecnológicas. Los electrodos de drenaje y fuente se funden bajo la influencia de un campo eléctrico; esto reduce el rendimiento del transistor. Planean corregir la deficiencia en los próximos años. Después de eso, los ingenieros comenzarán los preparativos para el lanzamiento del producto en el mercado.
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