Especialistas australianos
introduziram um transistor metal-ar, cujo princípio se assemelha à operação de transistores a vácuo. Nós dizemos qual é a essência da tecnologia.
/ photo Marcin Wichary PD / Visualização da lei de Moore no Museu de Ciências Paderborn / photo croppedPor que essa tecnologia apareceu
Acredita-se que a lei de Moore tenha perdido sua relevância. Nos últimos anos, a densidade de transistores em um chip
não aumenta
tão rápido quanto antes. Embora durante a transição do processo tecnológico para o processo tecnológico
ainda cresça aproximadamente duas vezes , o desenvolvimento de novos métodos de "empacotamento" de transistores está atrasado. A Intel adia o lançamento em massa de processadores Ice Lake de 10 nm há vários anos (
eles não deveriam ser esperados antes de 2020 ).
Ao mesmo tempo, reduzir o tamanho dos componentes não
oferece mais um aumento significativo na produtividade. Em particular, a transição da tecnologia de processo TSMC de 7 nm (que produz chips para AMD) para 5 nm
aumentará a velocidade do clock do processador em apenas 15%.
Uma diminuição nas taxas de crescimento da produtividade afeta os processos de negócios dos data centers. O data center precisa aumentar os recursos de computação expandindo a frota de servidores. Isso leva a um aumento no consumo de energia no data center, o que significa um aumento nos custos de eletricidade.
Especialistas de todo o mundo estão desenvolvendo novas tecnologias que estenderiam a Lei de Moore e, ao mesmo tempo, aumentariam o desempenho dos processadores. Uma dessas tecnologias é o transistor metal-ar,
desenvolvido por uma equipe da Universidade de Tecnologia Real de Melbourne (
RMIT ).
Como funciona um transistor metal-ar
O transistor possui dois eletrodos de metal que atuam como dreno e fonte. A operação do dispositivo é baseada nos mesmos princípios usados nos transistores a vácuo, mas com uma diferença - o novo transistor opera no ar.
Em um transistor metal-ar, a distância entre os eletrodos é tão pequena - o dreno e a fonte estão a menos de 35 nanômetros um do outro - que as moléculas de gás não têm tempo para afetar as partículas.
Por design, o transistor metal-ar se assemelha aos dispositivos semicondutores MOSFET clássicos. A "troca" de elétrons entre o coletor e a fonte (que são apontados para melhorar o campo elétrico) é devida ao efeito da
emissão do
campo . Somente o obturador não está localizado entre o dreno e a fonte, mas por baixo deles. O obturador em si é isolado do sistema com uma fina película de óxido.
Perspectivas tecnológicas
De acordo com o gerente de projeto Shruti Nirantar, a tecnologia "dará vida" à lei de Moore. Isso permitirá que você crie redes 3D de transistores. Como resultado, os desenvolvedores de processadores poderão parar de "perseguir" a miniaturização de processos tecnológicos e se concentrar na implementação de arquiteturas 3D compactas. Essas arquiteturas permitirão que mais transistores sejam colocados no chip.
Além disso, a nova tecnologia aumentará o desempenho do chip. Os especialistas têm certeza de que a frequência de operação dos transistores será de várias centenas de gigahertz. Para comparação: agora o
máximo para o componente de silício é 40 GHz. Isso aumentará significativamente o desempenho do processador e otimizará os parques de servidores nos data centers.
/ foto Robert CC BYAgora, para o desenvolvimento da tecnologia, é importante encontrar financiamento para novas experiências. Uma equipe de especialistas precisa resolver uma dificuldade técnica. Como os eletrodos do transistor são apontados em forma, eles "derretem" sob a influência de um campo elétrico, o que reduz sua eficiência. Eles esperam resolver o problema nos próximos dois anos, escolhendo a forma ideal dos eletrodos, que seriam menos suscetíveis a esse efeito.
Outras tecnologias que devem estender a Lei de Moore
Existem outros desenvolvimentos que devem "esticar" a duração da lei de Moore. Um deles são transistores de rotação. Seu trabalho é baseado no movimento dos spins dos elétrons. A corrente em tal sistema é formada devido à polarização dos spins e sua ordenação em uma direção.
Esses dispositivos consomem de 10 a 100 vezes menos energia que os transistores de silício, e sua densidade máxima no chip é cinco vezes maior. A Intel está
trabalhando na implementação da tecnologia. No entanto, a empresa não informa quando a solução “sai do laboratório”.
/ photo Fritzchens PD Fritz / Intel SkylakeOutra área de pesquisa é a Volitronics, ou
valleytronics . Ela sugere usar luz de polarização diferente para controlar elétrons nos valores máximo e mínimo do nível de energia, codificando informações.
Uma equipe de especialistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley já
projetou um dispositivo semelhante à base de monossulfeto de estanho. Segundo
os desenvolvedores, a tecnologia ajudará a criar processadores híbridos de fóton-eletrônicos que terão maior desempenho que os dispositivos tradicionais.
Não se sabe ao certo quando todos esses desenvolvimentos serão usados em data centers ou gadgets para o consumidor em massa. No entanto, grandes organizações estatais já estão trabalhando em alguns projetos. Por exemplo, a NASA
está envolvida em seu próprio transistor metal-ar e a DARPA
lançou um programa de concessão para desenvolvedores de processadores. Especialistas sugerem que novas soluções
podem começar a ser amplamente aplicadas nos próximos dez anos.
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