Kita berbicara tentang alternatif untuk silikon.
/ foto Laura Ockel UnsplashHukum Moore, Hukum Dennard, dan Aturan Kumi kehilangan relevansi. Salah satu alasannya - transistor silikon mendekati batas teknologinya. Kami membahas topik ini secara rinci
dalam posting sebelumnya . Hari ini kita berbicara tentang bahan-bahan yang di masa depan dapat menggantikan silikon dan memperpanjang validitas tiga undang-undang, yang berarti meningkatkan efisiensi prosesor dan sistem komputasi menggunakannya (termasuk server di pusat data).
Karbon nanotube
Karbon nanotube adalah silinder yang dindingnya terdiri dari lapisan karbon monatomik. Jari-jari atom karbon lebih kecil dari silikon, sehingga transistor berbasis nanotube memiliki mobilitas elektron yang lebih besar dan kerapatan arus. Akibatnya, kecepatan transistor meningkat dan konsumsi dayanya berkurang. Menurut insinyur dari University of Wisconsin di Madison, produktivitas naik lima kali lipat.
Fakta bahwa karbon nanotube memiliki karakteristik yang lebih baik daripada silikon telah lama diketahui - transistor pertama kali muncul
lebih dari 20 tahun yang lalu . Namun baru-baru ini, para ilmuwan berhasil menghindari sejumlah keterbatasan teknologi untuk menciptakan perangkat yang cukup efektif. Tiga tahun lalu, fisikawan dari Universitas tersebut di Wisconsin mempresentasikan prototipe transistor berbasis nanotube yang mengungguli perangkat silikon modern.
Salah satu aplikasi perangkat berbasis karbon nanotube disebut elektronik fleksibel. Namun sejauh ini teknologinya belum melampaui laboratorium dan tidak ada pertanyaan tentang pengenalan masalnya.
Nanoribbon graphene
Mereka adalah strip sempit
graphene beberapa puluh nanometer lebar dan
dianggap sebagai salah satu bahan utama untuk menciptakan transistor masa depan. Sifat utama dari pita graphene adalah kemampuan untuk mempercepat arus yang mengalir melalui itu menggunakan medan magnet. Pada saat yang sama, graphene
memiliki konduktivitas listrik
250 kali lebih besar daripada silikon.
Menurut beberapa laporan , prosesor yang didasarkan pada transistor graphene akan dapat beroperasi pada frekuensi yang dekat dengan terahertz. Sementara frekuensi pengoperasian chip modern diatur dalam kisaran 4-5 gigahertz.
Prototipe pertama transistor graphene
muncul sepuluh tahun yang lalu . Sejak itu, para insinyur telah
mencoba untuk mengoptimalkan proses "perakitan" perangkat berdasarkan mereka. Baru-baru ini, hasil pertama diperoleh - tim pengembang dari University of Cambridge pada bulan Maret
mengumumkan peluncuran
microcircuits graphene pertama . Insinyur mengatakan bahwa perangkat baru dapat mempercepat kerja perangkat elektronik sebanyak sepuluh kali.
Hafnium dioksida dan selenide
Hafnium dioksida telah digunakan dalam pembuatan microchip
sejak 2007 . Dari itu membuat lapisan isolasi pada gerbang transistor. Tetapi hari ini, para insinyur menyarankan untuk mengoptimalkan operasi transistor silikon dengannya.
/ foto Fritzchens Fritz PDPada awal tahun lalu, para ilmuwan dari Stanford
menemukan bahwa jika struktur kristal hafnium dioksida ditata ulang dengan cara khusus,
konstanta listriknya (yang bertanggung jawab atas kemampuan medium untuk melewati medan listrik) akan meningkat lebih dari empat kali lipat. Jika Anda menggunakan bahan tersebut saat membuat gerbang transistor, Anda dapat secara signifikan mengurangi efek efek
tunneling .
Juga, para ilmuwan Amerika
telah menemukan cara untuk mengurangi ukuran transistor modern menggunakan hafnium dan zirconium selenides. Mereka dapat digunakan sebagai isolator yang efektif untuk transistor daripada silikon oksida. Selenides memiliki ketebalan yang lebih kecil secara signifikan (tiga atom), sambil mempertahankan celah pita yang baik. Ini adalah indikator yang menentukan konsumsi daya transistor. Insinyur telah
berhasil membuat beberapa prototipe kerja perangkat berdasarkan hafnium dan zirconium selenides.
Sekarang, para insinyur perlu menyelesaikan masalah dengan koneksi transistor tersebut - untuk mengembangkan kontak yang sesuai untuk mereka dalam ukuran kecil. Hanya setelah itu akan memungkinkan untuk berbicara tentang produksi massal.
Molibdenum disulfida
Molibdenum sulfida per se adalah semikonduktor yang agak buruk, yang sifatnya lebih rendah daripada silikon. Tetapi sekelompok fisikawan dari Universitas Notre Dame menemukan bahwa film molibdenum tipis (setebal satu atom) memiliki kualitas unik - transistor yang berdasarkan padanya tidak melewati arus dalam keadaan tidak aktif dan memerlukan sedikit energi untuk beralih. Ini memungkinkan mereka bekerja pada tegangan rendah.
Prototipe dari transistor molibdenum dikembangkan di laboratorium. Lawrence di Berkeley pada 2016. Lebar perangkat hanya satu nanometer. Para insinyur mengatakan bahwa transistor semacam itu akan membantu memperpanjang hukum Moore.
Juga, sebuah transistor berbasis molibdenum disulfida tahun lalu
dipresentasikan oleh para insinyur dari sebuah universitas Korea Selatan. Diharapkan bahwa teknologi akan menemukan aplikasi dalam rangkaian kontrol tampilan OLED. Namun, tidak perlu membicarakan produksi massal transistor semacam itu.
Meskipun demikian, para peneliti dari Stanford
berpendapat bahwa infrastruktur modern untuk produksi transistor dapat direstrukturisasi agar dapat bekerja dengan perangkat molibdenum dengan biaya minimal. Apakah mungkin untuk melaksanakan proyek seperti itu, masih harus dilihat di masa depan.
Apa yang kami tulis di saluran Telegram kami: