Des experts australiens ont
introduit un transistor métal-air dont le principe ressemble au fonctionnement des transistors à vide. Nous vous disons quelle est l'essence de la technologie.
/ photo Marcin Wichary PD / Visualisation de la loi de Moore au Paderborn Science Museum / photo recadréePourquoi une telle technologie est apparue
On pense que la loi de Moore a perdu sa pertinence. Ces dernières années, la densité des transistors sur une puce
n'augmente pas aussi vite qu'auparavant. Bien que lors de la transition du processus technologique au processus technologique,
il croisse encore environ deux fois , le développement de nouvelles méthodes de "garnissage" des transistors est retardé. Intel a reporté la sortie en masse des processeurs Ice Lake 10 nm depuis plusieurs années maintenant (
ils devraient être attendus au plus tôt en 2020 ).
Dans le même temps, la réduction de la taille des composants n'entraîne
plus d'augmentation significative de la productivité. En particulier, le passage de la technologie de traitement TSMC 7 nm (qui produit des puces pour AMD) à 5 nm
n'augmentera la vitesse d'horloge du processeur que de 15%.
Une diminution des taux de croissance de la productivité affecte les processus commerciaux des centres de données. Le centre de données doit augmenter les ressources informatiques en élargissant le parc de serveurs. Cela entraîne une augmentation de la consommation d'énergie dans le centre de données, ce qui signifie une augmentation des coûts d'électricité.
Des spécialistes du monde entier développent de nouvelles technologies qui étendent la loi de Moore et augmentent en même temps les performances des processeurs. L'une de ces technologies est le transistor métal-air, qui a été
développé par une équipe de la Royal Melbourne University of Technology (
RMIT ).
Comment fonctionne un transistor métal-air
Le transistor a deux électrodes métalliques qui agissent comme drain et source. Le fonctionnement de l'appareil est basé sur les mêmes principes que ceux utilisés dans les transistors à vide, mais avec une différence: le nouveau transistor fonctionne dans l'air.
Dans un transistor métal-air, la distance entre les électrodes est si petite - le drain et la source sont à moins de 35 nanomètres l'un de l'autre - que les molécules de gaz n'ont pas le temps d'affecter les particules.
De par sa conception, le transistor métal-air ressemble aux dispositifs semi-conducteurs MOSFET classiques. L '«échange» d'électrons entre le puits et la source (qui visent à améliorer le champ électrique) est dû à l'effet de l'
émission de
champ . Seul l'obturateur n'est pas situé entre le drain et la source, mais sous eux. L'obturateur lui-même est isolé du système avec une fine pellicule d'oxyde.
Perspectives technologiques
Selon le chef de projet Shruti Nirantar, la technologie «donnera vie» à la loi de Moore. Il vous permettra de construire des réseaux 3D de transistors. Les développeurs de processeurs pourront ainsi arrêter de «chasser» la miniaturisation des processus technologiques et se concentrer sur la mise en œuvre d'architectures 3D compactes. Ces architectures permettront de placer plus de transistors sur la puce.
De plus, les nouvelles technologies augmenteront les performances des puces. Les experts sont sûrs que la fréquence de fonctionnement des transistors sera de plusieurs centaines de gigahertz. A titre de comparaison: maintenant le
maximum pour le composant silicium est de 40 GHz. Cela augmentera considérablement les performances du processeur et optimisera les parcs de serveurs dans les centres de données.
/ photo Robert CC BYMaintenant, pour le développement de la technologie, il est important de trouver des fonds pour d'autres expériences. Une équipe de spécialistes doit résoudre une difficulté technique. Les électrodes du transistor étant de forme pointue, elles "fondent" sous l'influence d'un champ électrique, ce qui réduit leur efficacité. Ils espèrent résoudre le problème dans les deux prochaines années en choisissant la forme optimale des électrodes, qui seraient moins sensibles à cet effet.
D'autres technologies qui devraient étendre la loi de Moore
Il y a d'autres développements qui devraient «étirer» la durée de la loi de Moore. L'un d'eux est les transistors à spin. Leur travail est basé sur le mouvement des spins d'électrons. Le courant dans un tel système est formé en raison de la polarisation des spins et de leur ordre dans une direction.
Ces appareils consomment 10 à 100 fois moins d'énergie que les transistors au silicium et leur densité maximale sur la puce est cinq fois plus élevée. Intel
travaille sur la mise en œuvre de la technologie. Cependant, l'entreprise ne signale pas lorsque la solution «quitte le laboratoire».
/ photo Fritzchens Fritz PD / Intel SkylakeUn autre domaine de recherche est la Volitronics, ou
valleytronics . Elle suggère d'utiliser une lumière de polarisation différente pour contrôler les électrons dans les valeurs maximale et minimale du niveau d'énergie, en codant les informations.
Une équipe de spécialistes du Lawrence Berkeley National Laboratory a déjà
conçu un dispositif similaire à base de monosulfure d'étain. Selon
les développeurs, la technologie aidera à créer des processeurs hybrides photon-électronique qui auront de meilleures performances que les appareils traditionnels.
On ne sait pas avec certitude quand tous ces développements seront utilisés dans des centres de données ou des gadgets pour le grand public. Cependant, de grandes organisations d'État travaillent déjà sur certains projets. Par exemple, la NASA
est engagée dans son propre transistor métal-air et la DARPA a
lancé un programme de subvention pour les développeurs de processeurs. Les experts suggèrent que de nouvelles solutions
pourraient commencer à être largement appliquées au cours des dix prochaines années.
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