#чтиво | Ученые изобрели ёлкомпьютер

Новый транзистор формой напоминает новогоднюю елку. Но устройств на его базе под елкой никто не найдет, по крайней мере в этом году. Один из создателей нового транзистора, профессор электрических и компьютерных технологий Университета Пердью (штат Индиана) Пейд Е (Peide Ye) считает, что этот «елкотранзистор» является шагом в будущее полупроводниковой индустрии.

Ученые Гарварда и Университета Пердью создали транзистор, который в течение ближайшего десятилетия вытеснит кремний. Транзистор состоит из трех полупроводников, сделанных не из кремния (как это делается обычно), а из материала, именуемого индий-галлий-арсенид. Соединенные между собой полупроводники образуют секции, делающие транзистор похожим на новогоднюю елку.

Новое исследование базируется на проведенной ранее работе по созданию «трехмерных» транзисторов, в противовес нынешним плоским. Это позволит создавать на их базе более компактные и менее энергоемкие микросхемы. Итогом станут более легкие ноутбуки, которые будут греться меньше, чем сегодняшние.

Профессор Е называет эти транзисторы «четырехмерными». Результаты исследований были опубликованы в научной прессе. Технология будет представлена на международном научно-техническом мероприятии «Electron Devices Meeting», которое пройдет в Сан-Франциско с 8 по 12 декабря 2012 года.

Новое поколение кремниевых компьютерных чипов, представленных в ранее в этом году, уже обладают вертикальной «трехмерной» структурой. Но у кремния есть проблема: подвижность его электронов ограничена. Поэтому профессор Е убежден, что для новых «трехмерных» транзисторов следует использовать другой материал. Кремний долго господствовал в процессорах. Похоже пришла пора искать ему замену. Сообщения об исследованиях в этом направлении появляются едва ли не ежедневно.

Индий-галлий-арсенид рассматривается в числе нескольких многообещающих материалов для производства транзисторов. Возможно именно этот материал, а не уголь, в будущем заменит кремний? Время покажет. Технологии соревнуются за место под технологическим Солнцем и побеждает не столько самая мощная, сколько самая экономически эффективная. Попросту наименее затратная и наиболее дешевая.

Полупроводники, которые рассматриваются в качестве грядущей замены кремнию, получили название III-V-материалов, поскольку в них используются элементы из групп от третьей до пятой (согласно Таблице Менделеева).

«Трехмерность» дизайна крайне важна, поскольку при 22-нанометровой и более миниатюрной архитектуре плоских транзисторов, в них наблюдаются сложности с длительностью селекторного импульса. Попросту, ограничения плоской архитектуры заставляют искать новые подходы и заставляют инженеров работать над созданием транзисторов с более короткой длительностью селекторного импульса. 14-нанометровая технология разовьется к 2014 году, а 10-нанометровая станет реальностью к 2018 году. По крайней мере, таковы прогнозы. А время порой вносит свои коррективы в смелые научные планы.

И для кремния это предел. Более миниатюрные технологии, чем 10-нанометровая и увеличение производительности, скорее всего придется базировать на новых материалах. Только так, по словам профессора Е, можно не допустить снижения темпов научно-технического прогресса. Как в свое время лампы отслужили свое и им на смену пришли кремниевые чипы, так и теперь «транзисторные елки» стремятся заменить устаревшие транзисторы из кремния.

Кроме того, работа над новыми миниатюрными транзисторами требует пересмотреть сам подход к их созданию через включение диэлектрических слоев, позволяющих переводить положение транзистора в состояние логического нуля. Это позволяет транзистору не потреблять электроэнергию в отключенном, «нулевом» положении.

Нанопроводники в новых транзисторах покрываются различными типами композитных изоляторов (диэлектриков) слоем в 4 нанометра: лантановым алюминатом и ультратонким (толщиной всего в половину нанометра) слоем оксида алюминия. Ультратонкий слой диэлектрика, отмечает профессор Е, позволяет ученым создавать 20-нанометровые транзисторы из индия-галия-арсенида. И это важная веха на пути исследований, ведущихся в направлении применения для производства транзисторов новых материалов.

Источник: Esciencenews.com