Nous discutons des alternatives au développement de produits semi-conducteurs.
/ photo Taylor Vick UnsplashLa dernière fois,
nous avons parlé de matériaux pouvant remplacer le silicium dans la production de transistors et étendre leurs capacités. Aujourd'hui, nous discutons des approches alternatives pour le développement de produits semi-conducteurs et quelle application ils trouveront dans les centres de données.
Transistors piézoélectriques
De tels dispositifs ont dans leur structure des composants piézoélectriques et piézorésistifs. Le premier convertit les impulsions électriques en impulsions sonores. Le second absorbe ces ondes sonores, se contracte et, en conséquence, ouvre ou ferme le transistor. Le séléniure de samarium (
diapo 14 ) est utilisé comme substance piézorésistive - en fonction de la pression,
il se comporte soit comme semi-conducteur (à haute résistance), soit comme métal.
L'un des premiers à présenter le concept d'un transistor piézoélectrique chez IBM. Les ingénieurs de l'entreprise se développent dans ce domaine
depuis 2012 . Leurs collègues du National Physical Laboratory de Grande-Bretagne, de l'Université d'Edimbourg et d'Auburn travaillent également dans ce sens.
Un transistor piézoélectrique dissipe beaucoup moins d'énergie que les appareils au silicium. Tout d'abord, ils
prévoient d'utiliser la technologie dans de petits gadgets, dont il est difficile d'éliminer la chaleur - smartphones, radios, radars.
Les transistors piézoélectriques peuvent également être utilisés dans les processeurs de serveur pour les centres de données. La technologie augmentera l'efficacité énergétique du matériel et réduira le coût des opérateurs de centres de données sur l'infrastructure informatique.
Transistors à effet tunnel
L'une des tâches principales des fabricants de dispositifs semi-conducteurs est la conception de transistors commutables à basse tension. Les transistors tunnel sont capables de le résoudre. Ces appareils sont contrôlés par l'
effet tunnel quantique .
Ainsi, lorsqu'une tension externe est appliquée, la commutation du transistor est plus rapide, car les électrons sont plus susceptibles de traverser la barrière diélectrique. En conséquence, l'appareil nécessite une tension plusieurs fois inférieure pour fonctionner.
Le développement de transistors à effet tunnel a impliqué des scientifiques du MIPT et de l'Université japonaise de Tohoku. Ils ont utilisé du graphène à deux couches pour
créer un appareil qui fonctionne 10 à 100 fois plus rapidement que ses homologues en silicium. Selon les ingénieurs, leur technologie
leur permettra de concevoir des processeurs qui seront vingt fois plus productifs que les modèles phares modernes.
/ photo PxHere PDÀ différents moments, des prototypes de transistors à effet tunnel ont été mis en œuvre à l'aide de divers matériaux - en plus du graphène, il s'agissait de
nanotubes et de
silicium . Cependant, la technologie n'a pas encore quitté les murs des laboratoires, et il n'est pas question de production à grande échelle de dispositifs basés sur elle.
Transistors de spin
Leur travail est basé sur le mouvement des spins d'électrons. Les spins se déplacent à l'aide d'un champ magnétique externe, les ordonnant dans une direction et formant un courant de spin. Les appareils fonctionnant avec ce courant consomment cent fois moins d'énergie que les transistors au silicium et
peuvent commuter à une vitesse d'un milliard de fois par seconde.
Le principal avantage des appareils de spin est leur polyvalence. Ils combinent les fonctions d'un dispositif de stockage d'informations, d'un détecteur pour les lire et d'un interrupteur pour les transmettre à d'autres éléments de la puce.
On pense que le premier concept de transistor de spin a été
introduit par les ingénieurs Supriyo Datta et Biswajit Das en 1990. Depuis lors, de grandes sociétés informatiques,
comme Intel , se sont développées dans ce domaine. Cependant, comme l'
admettent les ingénieurs, les transistors à spin n'apparaîtront pas encore dans les produits de consommation.
Transistors métal-air
À la base, les principes de fonctionnement et la conception du transistor métal-air ressemblent aux transistors
MOSFET . À quelques exceptions près: le drain et la source du nouveau transistor sont des électrodes métalliques. L'obturateur de l'appareil est situé sous eux et est isolé avec un film d'oxyde.
Le drain et la source sont séparés l'un de l'autre à une distance de trente nanomètres, ce qui permet aux électrons de passer librement à travers l'espace aérien. L'échange de particules chargées se produit en raison de l'
émission sur le
terrain .
Développement de transistors métal-air
au sein d'une équipe de l'Université de Melbourne - RMIT. Les ingénieurs disent que la technologie «insufflera une nouvelle vie» à la loi de Moore et permettra la construction de réseaux 3D entiers à partir de transistors. Les fabricants de puces pourront arrêter de s'engager dans une réduction sans fin des processus technologiques et s'engager dans la formation d'architectures 3D compactes.
Selon les développeurs, la fréquence de fonctionnement du nouveau type de transistors dépassera les centaines de gigahertz. La diffusion de la technologie auprès des masses étendra les capacités des systèmes informatiques et augmentera les performances des serveurs dans les centres de données.
Aujourd'hui, l'équipe recherche des investisseurs pour poursuivre leurs recherches et résoudre les difficultés technologiques. Les électrodes de drain et de source fondent sous l'influence d'un champ électrique, ce qui réduit les performances du transistor. Ils prévoient de corriger la carence au cours des deux prochaines années. Après cela, les ingénieurs commenceront les préparatifs pour le lancement du produit sur le marché.
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