मेटल-टू-एयर ट्रांजिस्टर मूर के कानून का विस्तार करेगा - तकनीक कैसे काम करती है

ऑस्ट्रेलियाई विशेषज्ञों ने एक धातु-एयर ट्रांजिस्टर पेश किया, जिसका सिद्धांत वैक्यूम ट्रांजिस्टर के संचालन जैसा दिखता है। हम आपको बताते हैं कि प्रौद्योगिकी का सार क्या है।


/ फोटो मार्सिन विचरी पीडी / पैडरबॉर्न साइंस म्यूजियम में मूर का नियम / फोटो क्रॉप किया गया

ऐसी तकनीक क्यों दिखाई दी

ऐसा माना जाता है कि मूर के कानून ने अपनी प्रासंगिकता खो दी है। पिछले कुछ वर्षों में, चिप पर ट्रांजिस्टर का घनत्व पहले की तरह तेजी से नहीं बढ़ता है। यद्यपि तकनीकी प्रक्रिया से तकनीकी प्रक्रिया में संक्रमण के दौरान, यह अभी भी लगभग दो बार बढ़ता है , "पैकिंग" ट्रांजिस्टर के नए तरीकों के विकास में देरी हो रही है। इंटेल 10-एनएम आइस लेक प्रोसेसर के बड़े पैमाने पर रिलीज को कई वर्षों से स्थगित कर रहा है ( उन्हें 2020 से पहले की उम्मीद नहीं की जानी चाहिए )।

इसी समय, घटकों के आकार को कम करने से उत्पादकता में उल्लेखनीय वृद्धि नहीं होती है । विशेष रूप से, 7-एनएम टीएसएमसी प्रक्रिया प्रौद्योगिकी (जो एएमडी के लिए चिप्स का उत्पादन करती है) से 5-एनएम तक संक्रमण से प्रोसेसर घड़ी की गति केवल 15% बढ़ जाएगी ।

उत्पादकता वृद्धि दर में कमी डेटा केंद्रों की व्यावसायिक प्रक्रियाओं को प्रभावित करती है। डेटा सेंटर को सर्वर बेड़े का विस्तार करके कंप्यूटिंग संसाधनों को बढ़ाना है। इससे डेटा सेंटर में ऊर्जा की खपत में वृद्धि होती है, जिसका मतलब है कि बिजली की लागत में वृद्धि।

दुनिया भर के विशेषज्ञ नई प्रौद्योगिकियों का विकास कर रहे हैं जो मूर के कानून का विस्तार करेंगे और एक ही समय में प्रोसेसर के प्रदर्शन को बढ़ाएंगे। ऐसी ही एक तकनीक है मेटल-एयर ट्रांजिस्टर, जिसे रॉयल मेलबर्न यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी ( RMIT ) की एक टीम ने विकसित किया था।

मेटल-एयर ट्रांजिस्टर कैसे काम करता है

ट्रांजिस्टर में दो धातु इलेक्ट्रोड होते हैं जो नाली और स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। डिवाइस का संचालन उन्हीं सिद्धांतों पर आधारित है जो वैक्यूम ट्रांजिस्टर में उपयोग किए गए थे, लेकिन एक अंतर के साथ - नया ट्रांजिस्टर हवा में संचालित होता है।

एक धातु-वायु ट्रांजिस्टर में, इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी इतनी छोटी है - नाली और स्रोत एक दूसरे से 35 नैनोमीटर से कम हैं - गैस के अणुओं में कणों को प्रभावित करने का समय नहीं है।

डिजाइन के अनुसार, धातु-वायु ट्रांजिस्टर क्लासिक MOSFET अर्धचालक उपकरणों जैसा दिखता है। नाली और स्रोत के बीच इलेक्ट्रॉनों का "विनिमय" (जो विद्युत क्षेत्र को बढ़ाने के लिए इंगित किया जाता है) क्षेत्र उत्सर्जन प्रभाव के कारण होता है। केवल शटर नाली और स्रोत के बीच स्थित नहीं है, लेकिन उनके नीचे है। शटर को एक पतली ऑक्साइड फिल्म के साथ सिस्टम से अलग किया गया है।

प्रौद्योगिकी दृष्टिकोण

परियोजना प्रबंधक श्रुति निरंतर के अनुसार, प्रौद्योगिकी मूर के कानून में "जीवन को साँस" देगी। यह आपको ट्रांजिस्टर के 3 डी-नेटवर्क बनाने की अनुमति देगा। नतीजतन, प्रोसेसर डेवलपर्स तकनीकी प्रक्रियाओं के लघुकरण को "पीछा करना" रोकने और कॉम्पैक्ट 3 डी आर्किटेक्चर को लागू करने पर ध्यान केंद्रित करने में सक्षम होंगे। ये आर्किटेक्चर अधिक ट्रांजिस्टर को चिप पर रखने की अनुमति देंगे।

साथ ही नई तकनीक से चिप का प्रदर्शन बढ़ेगा। विशेषज्ञों को यकीन है कि ट्रांजिस्टर की ऑपरेटिंग आवृत्ति कई सौ गीगाहर्ट्ज़ होगी। तुलना के लिए: अब सिलिकॉन घटक के लिए अधिकतम 40 गीगाहर्ट्ज़ है। यह प्रोसेसर के प्रदर्शन में काफी वृद्धि करेगा और डेटा केंद्रों में सर्वर पार्कों का अनुकूलन करेगा।


/ फोटो रॉबर्ट सीसी द्वारा

अब प्रौद्योगिकी के विकास के लिए, आगे के प्रयोगों के लिए धन प्राप्त करना महत्वपूर्ण है। विशेषज्ञों की एक टीम को एक तकनीकी कठिनाई को हल करने की आवश्यकता है। चूंकि ट्रांजिस्टर के इलेक्ट्रोड आकार में इंगित किए जाते हैं, वे एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में "पिघल" जाते हैं, जिससे उनकी दक्षता कम हो जाती है। वे इलेक्ट्रोड के इष्टतम आकार को चुनकर अगले दो वर्षों में समस्या को ठीक करने की उम्मीद करते हैं, जो इस प्रभाव के लिए कम संवेदनशील होगा।

अन्य प्रौद्योगिकियां जो मूर के कानून का विस्तार करना चाहिए

ऐसे अन्य विकास हैं जो मूर के कानून की अवधि को "खिंचाव" करना चाहिए। उनमें से एक स्पिन ट्रांजिस्टर है। उनका काम इलेक्ट्रॉन स्पिन के आंदोलन पर आधारित है। इस तरह की प्रणाली में धारा एक दिशा में स्पिनों के ध्रुवीकरण और उनके आदेश के कारण बनती है।

ऐसे उपकरण सिलिकॉन ट्रांजिस्टर की तुलना में 10-100 गुना कम ऊर्जा की खपत करते हैं, और चिप पर उनका अधिकतम घनत्व पांच गुना अधिक होता है। इंटेल प्रौद्योगिकी के कार्यान्वयन पर काम कर रहा है । हालाँकि, कंपनी यह नहीं बताती है कि समाधान "प्रयोगशाला छोड़ता है"।


/ फोटो फ्रिट्ज़ेंस फ्रिट्ज़ पीडी / इंटेल स्काईलेक

अनुसंधान का एक अन्य क्षेत्र वोलिट्रॉनिक्स, या वैलीट्रोनिक्स है । वह ऊर्जा के स्तर के अधिकतम और न्यूनतम मूल्यों में एन्कोडिंग जानकारी को नियंत्रित करने के लिए विभिन्न ध्रुवीकरण के प्रकाश का उपयोग करने का सुझाव देती है।

लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के विशेषज्ञों की एक टीम ने पहले ही टिन मोनोसल्फाइड पर आधारित एक समान उपकरण तैयार किया है । डेवलपर्स के अनुसार, तकनीक हाइब्रिड फोटॉन-इलेक्ट्रॉनिक प्रोसेसर बनाने में मदद करेगी, जिसमें पारंपरिक उपकरणों की तुलना में अधिक प्रदर्शन होगा।

यह निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है कि इन सभी विकासों का उपयोग बड़े उपभोक्ता के लिए डेटा केंद्रों या गैजेट्स में किया जाएगा। हालांकि, बड़े राज्य संगठन पहले से ही कुछ परियोजनाओं पर काम कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, नासा अपने ही मेटल-टू-एयर ट्रांजिस्टर में लगा हुआ है, और DARPA ने प्रोसेसर डेवलपर्स के लिए अनुदान कार्यक्रम शुरू किया है। विशेषज्ञों का सुझाव है कि अगले दस वर्षों में नए समाधान व्यापक रूप से लागू किए जा सकते हैं ।

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