मूर के नियम पर काबू पाने: पारंपरिक प्लैनर ट्रांजिस्टर कैसे बदलें

हम अर्धचालक उत्पादों के विकास के विकल्पों पर चर्चा करते हैं।

/ फोटो टेलर विक अनस्प्लैश

पिछली बार हमने उन सामग्रियों के बारे में बात की थी जो ट्रांजिस्टर के उत्पादन में सिलिकॉन की जगह ले सकती हैं और उनकी क्षमताओं का विस्तार कर सकती हैं। आज हम सेमीकंडक्टर उत्पादों के विकास के लिए वैकल्पिक दृष्टिकोणों पर चर्चा कर रहे हैं और वे डेटा केंद्रों में क्या अनुप्रयोग पाएंगे।

पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांजिस्टर

इस तरह के उपकरणों में उनकी संरचना पाईज़ोइलेक्ट्रिक और पीज़ोरेसिस्टिव घटक होते हैं। पहला विद्युत आवेगों को ध्वनि में परिवर्तित करता है। दूसरा इन ध्वनि तरंगों को अवशोषित करता है, अनुबंध करता है और तदनुसार, ट्रांजिस्टर को खोलता या बंद करता है। समैरियम सेलेनाइड ( स्लाइड 14 ) को पीज़ोरेसिस्टिव पदार्थ के रूप में उपयोग किया जाता है - दबाव के आधार पर, यह या तो सेमीकंडक्टर (उच्च प्रतिरोध के साथ) या धातु के रूप में व्यवहार करता है ।

आईबीएम में पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांजिस्टर की अवधारणा को प्रस्तुत करने वाले पहले में से एक। कंपनी के इंजीनियर 2012 से इस क्षेत्र में विकास कर रहे हैं। ग्रेट ब्रिटेन की नेशनल फिजिकल लेबोरेटरी, एडिनबर्ग और ऑबर्न विश्वविद्यालय के उनके सहयोगी भी इस दिशा में काम करते हैं।

एक पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांजिस्टर सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में काफी कम ऊर्जा को नष्ट करता है। सबसे पहले, वे छोटे गैजेट्स में तकनीक का उपयोग करने की योजना बनाते हैं, जिससे गर्मी को दूर करना मुश्किल है - स्मार्टफोन, रेडियो उपकरण, रडार।

Piezoelectric ट्रांजिस्टर का उपयोग डेटा केंद्रों के लिए सर्वर प्रोसेसर में भी किया जा सकता है। प्रौद्योगिकी हार्डवेयर की ऊर्जा दक्षता में वृद्धि करेगी और आईटी बुनियादी ढांचे पर डेटा सेंटर ऑपरेटरों की लागत को कम करेगी।

टनलिंग ट्रांजिस्टर

अर्धचालक उपकरणों के निर्माताओं के मुख्य कार्यों में से एक ट्रांजिस्टर का डिज़ाइन है जिसे कम वोल्टेज पर स्विच किया जा सकता है। सुरंग ट्रांजिस्टर इसे हल करने में सक्षम हैं। इस तरह के उपकरणों को क्वांटम सुरंग प्रभाव से नियंत्रित किया जाता है ।

इस प्रकार, जब एक बाहरी वोल्टेज लगाया जाता है, तो ट्रांजिस्टर का स्विचिंग तेज होता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों में ढांकता हुआ अवरोध को पार करने की अधिक संभावना होती है। नतीजतन, डिवाइस को संचालित करने के लिए कई बार कम वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

टनलिंग ट्रांजिस्टर के विकास में MIPT और जापानी यूनिवर्सिटी ऑफ तोहोकू के वैज्ञानिक शामिल थे। उन्होंने एक उपकरण बनाने के लिए दो-परत ग्राफीन का उपयोग किया जो सिलिकॉन समकक्षों की तुलना में 10 से 100 गुना तेजी से काम करता है। इंजीनियरों के अनुसार, उनकी तकनीक उन्हें प्रोसेसर डिजाइन करने की अनुमति देगी जो आधुनिक फ्लैगशिप मॉडल की तुलना में बीस गुना अधिक उत्पादक होगा।


/ फोटो PxHere पीडी

अलग-अलग समय में, विभिन्न सामग्रियों का उपयोग करके टनलिंग ट्रांजिस्टर के प्रोटोटाइप को लागू किया गया था - ग्राफीन के अलावा, वे नैनोट्यूब और सिलिकॉन थे। हालांकि, प्रौद्योगिकी ने अभी तक प्रयोगशालाओं की दीवारों को नहीं छोड़ा है, और इस पर आधारित उपकरणों के बड़े पैमाने पर उत्पादन का कोई सवाल ही नहीं है।

स्पिन ट्रांजिस्टर

उनका काम इलेक्ट्रॉन स्पिन के आंदोलन पर आधारित है। स्पिन एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं, उन्हें एक दिशा में आदेश देते हैं और एक स्पिन करंट बनाते हैं। इस वर्तमान के साथ काम करने वाले उपकरण सिलिकॉन ट्रांजिस्टर की तुलना में सौ गुना कम ऊर्जा की खपत करते हैं, और प्रति सेकंड एक अरब गुना की गति से स्विच कर सकते हैं ।

स्पिन उपकरणों का मुख्य लाभ उनकी बहुमुखी प्रतिभा है। वे एक सूचना भंडारण उपकरण, इसे पढ़ने के लिए एक डिटेक्टर, और चिप के अन्य तत्वों में इसे स्थानांतरित करने के लिए एक स्विच के कार्यों को जोड़ते हैं।

ऐसा माना जाता है कि पहली स्पिन ट्रांजिस्टर अवधारणा 1990 में इंजीनियरों सुप्रियो दत्ता और बिस्वजीत दास द्वारा पेश की गई थी। तब से, इंटेल जैसी बड़ी आईटी कंपनियों ने इस क्षेत्र में विकास किया है। हालांकि, जैसा कि इंजीनियर मानते हैं , स्पिन ट्रांजिस्टर उपभोक्ता उत्पादों में दिखाई नहीं देंगे।

धातु से हवा ट्रांजिस्टर

इसके मूल में, ऑपरेशन के सिद्धांत और धातु-वायु ट्रांजिस्टर के डिजाइन MOSFET ट्रांजिस्टर के समान हैं। कुछ अपवादों के साथ: नए ट्रांजिस्टर की नाली और स्रोत धातु इलेक्ट्रोड हैं। डिवाइस का शटर उनके नीचे स्थित है और एक ऑक्साइड फिल्म के साथ अछूता है।

नाली और स्रोत तीस नैनोमीटर की दूरी पर एक दूसरे से अलग किए गए हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को स्वतंत्र रूप से हवाई क्षेत्र से गुजरने की अनुमति देता है। आरोपित कणों का आदान-प्रदान क्षेत्र उत्सर्जन के कारण होता है ।

मेलबर्न विश्वविद्यालय से एक टीम में शामिल धातु-हवा ट्रांजिस्टर का विकास - RMIT। इंजीनियरों का कहना है कि प्रौद्योगिकी मूर के कानून में "नया जीवन साँस लेगी" और ट्रांजिस्टर से पूरे 3 डी नेटवर्क के निर्माण की अनुमति देती है। चिप निर्माता तकनीकी प्रक्रियाओं में एक अंतहीन कमी में लगे हुए बंद करने में सक्षम होंगे और कॉम्पैक्ट 3 डी आर्किटेक्चर के निर्माण में संलग्न होंगे।

डेवलपर्स के अनुसार, नए प्रकार के ट्रांजिस्टर की ऑपरेटिंग आवृत्ति सैकड़ों गीगाहर्ट्ज़ से अधिक होगी। प्रौद्योगिकी को जनता के लिए जारी करने से कंप्यूटिंग प्रणालियों की क्षमताओं का विस्तार होगा और डेटा केंद्रों में सर्वरों के प्रदर्शन में वृद्धि होगी।

अब टीम अपने शोध को जारी रखने और तकनीकी कठिनाइयों को हल करने के लिए निवेशकों की तलाश कर रही है। नाली और स्रोत इलेक्ट्रोड एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में पिघलते हैं - यह ट्रांजिस्टर के प्रदर्शन को कम करता है। वे अगले कुछ वर्षों में कमी को ठीक करने की योजना बनाते हैं। उसके बाद, इंजीनियर बाजार पर उत्पाद के लॉन्च की तैयारी शुरू कर देंगे।

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