- Ερευνητές στο National Yang Ming Chiao Tung University χρησιμοποίησαν ένα buffer πάχους κάτω του νανομέτρου για να λύσουν το πρόβλημα επαφής σε τρανзиστορ 2D.
- Η νέα αρχιτεκτονική αυξάνει τη διαγωγιμότητα (transconductance) και προστατεύει το ατομικά λεπτό κανάλι από τη φθορά των γειτονικών υλικών.
- Η τεχνολογία αυτή φέρνει τους επεξεργαστές επόμενης γενιάς ένα βήμα πιο κοντά στην κατάρριψη των φυσικών ορίων του πυριτίου.
Τα παραδοσιακά υλικά φτάνουν στα όριά τους και η βιομηχανία ημιαγωγών αναζητά απεγνωσμένα το επόμενο μεγάλο υλικό άλμα. Εμείς στο TechNoid παρακολουθούμε στενά τις εξελίξεις, και η νέα πρόοδος στα 2D τρανзиστορ δείχνει επιτέλους πώς θα ξεπεράσουμε τα φυσικά όρια του πυριτίου.
Το πρόβλημα των 2D transistor
Ένα κανάλι τρανзиστορ με πάχος μόλις ενός ατόμου φαντάζει ως το απόλυτο θεμέλιο για τους επεξεργαστές του μέλλοντος, σύμφωνα με τις πρόσφατες δημοσιεύσεις στο SciTechDaily. Το βασικό αγκάθι, ωστόσο, είναι η αλληλεπίδραση του καναλιού με τα υλικά που απαιτούνται για τον έλεγχό του.
Όταν τυλίγεις ένα εξαιρετικά ευαίσθητο 2D υλικό με μεταλλικές επαφές και διηλεκτρικά πύλης, οι ατέλειες στη διεπαφή καταστρέφουν την κινητικότητα των ηλεκτρονίων. Στην πράξη, η ίδια η διαδικασία κατασκευής του περιβλήματος ακυρώνει τα πλεονεκτήματα του ατομικά λεπτού καναλιού.
Η λύση του sub-nanometer buffer
Η ομάδα στο National Yang Ming Chiao Tung University εισήγαγε ένα στρώμα buffer πάχους κάτω του νανομέτρου ανάμεσα στο 2D κανάλι και τα γειτονικά υλικά. Αυτό το μικροσκοπικό πέτασμα λειτουργεί ως ασπίδα απομόνωσης.
Χάρη σε αυτή την πατέντα, τα ηλεκτρόνια ρέουν ανεμπόδιστα μέσα στο κανάλι χωρίς να διασκορπίζονται από τα ελαττώματα της επιφάνειας. Το αποτέλεσμα είναι η δραματική αύξηση της διαγωγιμότητας (transconductance), επιτρέποντας στο τρανзиστορ να ανοιγοκλείνει ταχύτερα και με μικρότερη κατανάλωση ενέργειας.
Επιπτώσεις για την αγορά των επεξεργαστών
Η βιομηχανία, από την Intel μέχρι την TSMC, επενδύει δισεκατομμύρια για να βρει διάδοχο του πυριτίου πέρα από το κόμβο των 2nm. Αν οι μέθοδοι με τα sub-nanometer buffers κλιμακωθούν σε επίπεδο μαζικής παραγωγής, θα δούμε αρχιτεκτονικές με πολλαπλάσια πυκνότητα τρανзиστορ.
Αν ψάχνεις πότε θα φτάσουν αυτά τα τσιπ στις συσκευές σου, η απάντηση απαιτεί υπομονή. Οι εργαστηριακές επιτυχίες απέχουν συνήθως πέντε με επτά χρόνια από τα εμπορικά consumer chips, αλλά η κατεύθυνση είναι πλέον ξεκάθαρη.
Η άποψή μας στο TechNoid
Δεν πιστεύουμε στα θαύματα των εργαστηρίων μέχρι να αποδείξουν ότι μπορούν να κατασκευαστούν σε γραμμές παραγωγής γκοφρέτας (wafers) 300 χιλιοστών. Ωστόσο, η προσέγγιση της ομάδας στο National Yang Ming Chiao Tung University είναι εξαιρετικά στοχευμένη. Αντί να προσπαθούν να φτιάξουν εξωτικά νέα υλικά από την αρχή, έλυσαν το πιο κρίσιμο πρόβλημα διεπαφής στα ήδη υπάρχοντα 2D υλικά. Αν θες να διαβάσεις περισσότερα για το πώς εξελίσσονται οι δικτυακές υποδομές που θα αξιοποιήσουν αυτή την ισχύ, δες το άρθρο μας για το δορυφορικό internet επόμενης γενιάς.
Συχνές Ερωτήσεις για τα 2D Transistors και τα Nanometer Buffers
Τι είναι τα 2D transistors;
Είναι τρανзиστορ των οποίων το κανάλι αγωγιμότητας έχει πάχος μόλις ενός ατόμου, προσφέροντας εξαιρετική απόδοση και ελαχιστοποίηση των διαρροών ρεύματος.
Ποιο είναι το μεγαλύτερο πρόβλημα στα 2D τρανзиστορ;
Η αλληλεπίδρασή τους με τα μεταλλικά στοιχεία και τα διηλεκτρικά γύρω τους προκαλεί φθορές και μειώνει δραστικά την ταχύτητα κίνησης των ηλεκτρονίων.
Πώς λειτουργεί το sub-nanometer buffer;
Λειτουργεί ως ένα εξαιρετικά λεπτό προστατευτικό στρώμα που απομονώνει το ατομικό κανάλι από τις ατέλειες των γειτονικών υλικών.
Πότε θα δούμε αυτά τα τρανзиστορ σε εμπορικά chips;
Οι ειδικοί εκτιμούν ότι θα χρειαστούν τουλάχιστον 5 με 7 χρόνια προτού η τεχνολογία αυτή περάσει από τα εργαστήρια στη μαζική παραγωγή ημιαγωγών.
Ποιο πανεπιστήμιο βρίσκεται πίσω από αυτή την έρευνα;
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες στο National Yang Ming Chiao Tung University.
Γιατί δεν χρησιμοποιείται απλώς καθαρό πυρίτιο;
Το πυρίτιο φτάνει στα απόλυτα φυσικά του όρια σε τόσο μικρές κλίμακες, αναγκάζοντας τη βιομηχανία να στραφεί σε δισδιάστατα υλικά.
Πού θα βρω περισσότερες τεχνολογικές αναλύσεις;
Μπορείτε να περιηγηθείτε στις κατηγορίες μας στο TechNoid για τα τελευταία νέα γύρω από δίκτυα, hardware και ψηφιακές υπηρεσίες.
