Les tubes électroniques nanométriques modernes peuvent être une alternative aux transistors au silicium

Il y a maintenant certaines difficultés dans la mise à l' échelle de la technologie des semi-conducteurs, ainsi que le problème connexe d'augmenter les performances du processeur sans augmenter la fréquence d'horloge.

Les chercheurs du California Institute of Technology pensent qu'ils peuvent résoudre le problème existant en revenant à une technologie très ancienne. Les tubes électroniques, selon le chercheur Axel Scherer, peuvent être la clé pour augmenter les performances des transistors et réduire la consommation d'énergie.


Travaillez avec des lampes électroniques. Photo de 1922, Systems Technical Journal Bell

Le projet, sur lequel Scherer et son groupe travaillent, n'a rien à voir avec les tubes électroniques classiques - selon l'équipe, ils sont environ 1000 fois plus petits que les cellules sanguines humaines, environ 6-8 nm. Le principal problème des processeurs modernes au silicium est la génération importante de chaleur. La technologie électronique, développée par des chercheurs du California Institute of Technology, émet beaucoup moins d'énergie que leur homologue au silicium, ce qui résoudra le problème de la surchauffe et de l' effet tunnel .

Contrairement au silicium, qui peut être un conducteur ou un isolant, selon la façon dont il est chimiquement modifié, les lampes Scherer peuvent être fabriquées à partir d'un certain nombre de métaux, tels que le tungstène, le molybdène, l'or et le platine.

Les lampes électroniques sont une option parmi plusieurs idées. D'autres approches prometteuses incluent les matériaux exotiques, tels que les nanotubes de carbone et même les interrupteurs mécaniques microscopiques.

Scherer n'essaie pas d'inventer un transistor ou de remplacer complètement le silicium. Boeing finance cette recherche en raison de ses applications potentielles en génie spatial et aéronautique, car le silicium sera évidemment la norme pour de nombreuses années à venir. La technologie du vide a encore de nombreux problèmes à résoudre. Quand sera-t-il possible de lancer la production de dizaines de milliers de processeurs par tube électronique par mois? Combien cela coûte-t-il de remplacer l'équipement en production et de construire un écosystème? Peut-elle être organisée assez rapidement pour maintenir le rythme actuel, et comment la technologie s'intégrera-t-elle dans les lignes de production existantes?

Les tubes électroniques miniatures pourraient devenir la principale force motrice pour augmenter les performances des systèmes informatiques, mais les problèmes de coûts et de production sont un énorme obstacle à une technologie qui se positionne comme un concurrent du silicium. Ni les nanotubes de carbone ni le graphène ne l'ont fait, malgré leur énorme potentiel initial.

Ce n'est pas la première fois que le sujet de l'utilisation du principe de fonctionnement des tubes électroniques à vide dans des puces modernes fait surface. Les lampes sont meilleures que les semi-conducteurs pour transporter des impulsions électromagnétiques et des radiations, elles sont donc toujours utilisées dans la technologie militaire, qui doit résister aux explosions rapprochées des bombes nucléaires. Ainsi, la nouvelle génération de tubes radio est en cours de développement par l' agence de défense américaine DARPA.

La NASA explore les possibilités du soi-disant "transistors à canal sous vide . Les tailles minuscules des nanolampes électroniques facilitent leur création à certains égards - contrairement à un tube à vide conventionnel, aucun effort supplémentaire n'est nécessaire pour créer un vide à l'intérieur de l'appareil. La distance entre la cathode et l'anode est beaucoup moins que le libre parcours moyen d'un électron à la pression atmosphérique. Les

scientifiques pensent que les dispositifs à l'échelle nanométrique à vide seront plus faciles à faire fonctionner dans la gamme térahertz que les semi-conducteurs traditionnels. Bien que les transistors à semi-conducteurs puissent déjà être forcés de fonctionnant à des fréquences supérieures au térahertz, par exemple, le prototype Northrop Grumman, réalisé dans le cadre du programme DARPA Terahertz Electronics , a surmonté cette ligne en 2014. Il utilisait des transistors au phosphure d'indium.

via extremetech

Source: https://habr.com/ru/post/fr395081/