MIT Discovery nabízí nový příslib pro počítačové tranzistory Nonsilicon

Vědci z MIT zjistili, že sloučenina zvaná InGaA by mohla být vhodná pro vysoce výkonné počítačové tranzistory. Pokud by byly tranzistory InGaAs provozovány na vysokých frekvencích, mohly by jednoho dne konkurovat křemíku. Tento obrázek ukazuje vafle s pevným stavem paměti tradičně vyrobenou z křemíku. Půjčka: MIT

Když to bylo považováno za vhodné pouze pro vysokorychlostní komunikační systémy, tak směs InGaAs může jednoho dne konkurovat vysoce výkonnému křemíkovému počítači.

Po celá desetiletí byl jeden materiál při výrobě počítačových tranzistorů tak převládající, že jeho název nese světové technologické město Silicon Valley. Království křemíku však nemusí trvat věčně.

S: Vědci zjistili, že sloučenina zvaná InGaAs (arsenid india galia) může obsahovat menší a energeticky účinnější tranzistory. Výzkumníci si dříve mysleli, že výkon tranzistorů InGaAs se v malém měřítku zhoršuje. Nový výzkum však ukazuje, že toto zjevné zhoršení není vnitřní vlastností samotného materiálu.

Objev může jednoho dne pomoci vytlačit výkon a efektivitu počítače z dosahu křemíku. „Jsme opravdu nadšení,“ řekl Xiaoye Kay, hlavní autor studie. „Doufáme, že tento výsledek povzbudí komunitu, aby pokračovala ve studiu používání InGaA jako materiálu tranzistorových chodeb.“

Cai, který nyní má Analog Devices, dokončil výzkum jako postgraduální student na MIT Microsystems Technology Laboratories na katedře elektrotechniky a informatiky (EECS) u profesora Donnera Jesús del Alamo. Mezi jeho spoluautory patří Jesus Grail z Polytechnické univerzity v Madridu a Alon Vardin del Alamo z MIT. Příspěvek bude představen na virtuální schůzce IEEE tento měsíc.

Tranzistory jsou stavebními kameny počítače. Role jističů, ať už se jedná o vypnutí nebo povolení toku elektřiny, způsobuje ohromující řadu výpočtů, od globálního modelování klimatu až po videa koček na Youtube. Jeden notebook může obsahovat miliardy tranzistorů. Aby se v budoucnu zlepšil jejich výpočetní výkon, jak tomu bude po celá desetiletí, elektrotechničtí technici budou muset vyvinout menší, těsněji zabalené tranzistory. K dnešnímu dni je křemík polovodičovým materiálem volby pro tranzistory. InGaAs však naznačil, že se stane potenciálním konkurentem.

Elektrony mohou snadno projít InGaA, a to i při nízkém napětí. O materiálu „je známo, že je úžasný [electron] přepravní vlastnosti, “říká Kay. Tranzistory InGaAs mohou rychle zpracovávat signály, což může vést k rychlejším výpočtům. Tranzistory InGaAs mohou navíc pracovat při relativně nízkém napětí, což znamená, že mohou zvýšit energetickou účinnost počítače. InGaA se tedy může jevit jako slibný materiál pro počítačové tranzistory. Ale je tu lov.

Zdá se, že příznivé vlastnosti přenosu InGaAs elektrony se v malém měřítku zhoršují. Rozsah potřebný k vytvoření rychlejších a hustších počítačových procesorů. Tento problém vedl některé výzkumníky k závěru, že tranzistory InGaAs v nanoměřítku pro tento problém prostě nejsou vhodné. Ale Kay říká: „Zjistili jsme, že jde o mylnou představu.“

Tým zjistil, že malé problémy s výkonem InGaAs byly částečně způsobeny zachycováním oxidů. Kvůli tomuto jevu jsou elektrony zachyceny, když se pokoušejí protékat tranzistorem. „Předpokládá se, že tranzistor bude fungovat jako přepínač. „Chcete být schopni zapnout napětí – mít hodně proudu,“ říká Kay. „Ale pokud chytíte elektrony, stane se, že zapnete napětí, ale ve vlně máte jen velmi omezené množství proudu. Takže šance na spojení je mnohem menší, když máte tu oxidovou past. “

Tým Cai obviňoval oxidovou past pomocí studia frekvenční závislosti tranzistoru, rychlosti, při které jsou přes tranzistor vysílány elektrické impulsy. Při nízkých frekvencích byla snížena výkonnost tranzistorů InGaAs v nanoměřítku. Ale při frekvencích 1 GHz nebo více fungovaly velmi dobře. Lapač oxidů už nebyl překážkou! „Když jsme na těchto zařízeních pracovali na opravdu vysokých frekvencích, všimli jsme si, že výkon byl opravdu dobrý,“ říká. „Jsou konkurenceschopní s křemíkovou technologií.“

Cai doufá, že objev jeho týmu dá vědcům nový nádech života s počítačovými tranzistory založenými na InGaAs. Práce ukazuje, že „tranzistor InGaAs není problém, který je třeba vyřešit. „To je problém se zachycováním oxidů,“ řekl. „Věříme, že jde o problém, který lze vyřešit nebo vyřešit.“ Dodává, že InGaAs dal jak klasické, tak klasické sliby kvantový výpočet programy:

“Tento [research] „Oblast zůstává velmi, velmi vzrušující,“ řekl del Alamo. „Prosperujeme tlačením tranzistorů do extrému.“ Jednoho dne může být InGaAs udělen extrémní výkon.

Tuto studii částečně podpořila Agentura pro omezení ohrožení obrany a Národní vědecká nadace.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Proč jsou metody distribuce vakcín COVID-19 krátké + 3 způsoby, jak je vylepšit

Objevilo se několik návrhů, jak distribuovat COVID-19 vakcíny, ale nezajistí spravedlivé rozdělení vakcíny. Tým, který zahrnuje Nicole Hassoun, profesorku na Binghamton University, navrhuje...

Obstrukční spánková apnoe je běžná u lidí s kognitivními poruchami – je léčitelná

Léčitelná porucha spánku, která je běžná u lidí s poruchami myšlení a paměti. K obstrukční spánkové apnoe dochází, když je během spánku dýchání opakovaně přerušováno....

Kvantové tunelování v grafenu posouvá éru vysokorychlostní bezdrátové komunikace Terahertz

Kvantové tunelování. Půjčka: Tisková kancelář Daria Sokol / MIPT Vědci z MIPT, Moskevské státní pedagogické univerzity a univerzity v Manchesteru vyvinuli velmi citlivý terahertzový...

Využití vibračních molekul ke studiu vlnových vlastností hmoty

Molekulární ionty HD + (páry žlutých a červených bodů) v iontové pasti (šedé) jsou ozářeny laserovou vlnou (červená). To vede k kvantovým skokům,...

Kampaň NASA SnowEx kopání hluboko v roce 2021

Měření sněhu se může zdát jednoduché, ale každé prostředí představuje pro přístroje jedinečné výzvy. Například sněžení v lesích se zachytává na větvích nebo...

Newsletter

Subscribe to stay updated.