MIT Discovery oferă noi promisiuni pentru tranzistoarele de computer Nonsilicon

: Cercetătorii MIT au descoperit că un material din aliaj numit InGaAs poate fi potrivit pentru tranzistoare de computer de înaltă performanță. Dacă sunt operați la frecvențe înalte, tranzistoarele InGaAs ar putea într-o zi rivaliza cu siliciu. Această imagine arată o placă de memorie în stare solidă, realizată în mod tradițional din siliciu. Credit: MIT

Odată considerat potrivit numai pentru sistemele de comunicații de mare viteză, a aliaj numit InGaAs ar putea într-o bună zi rivaliza cu siliciu în calculele de înaltă performanță.

De zeci de ani, un material a dominat atât de mult producția de cipuri și tranzistoare, încât capitala tehnologică a lumii – Silicon Valley – îi poartă numele. Dar domnia siliciului poate să nu dureze pentru totdeauna.

cu Cercetătorii au descoperit că un aliaj numit InGaAs (arsenid-galiu indiu) ar putea păstra potențialul pentru tranzistoare mai mici, mai eficiente din punct de vedere energetic. Anterior, cercetătorii credeau că performanța tranzistoarelor InGaAs sa deteriorat într-o mică măsură. Dar noul studiu arată că această deteriorare aparentă nu este o proprietate internă a materialului în sine.

Găsirea poate împinge într-o zi puterea și eficiența calculelor dincolo de ceea ce este posibil cu siliciul. “Suntem cu adevărat entuziasmați”, a spus Xiaowei Cai, autorul principal al studiului. “Sperăm că acest rezultat va încuraja comunitatea să exploreze în continuare utilizarea InGaAs ca material de canal pentru tranzistoare.”

Cai, acum cu Analog Devices, a finalizat cercetarea ca doctorand la Laboratoarele de Tehnologie MIT Microsystems și la Departamentul de Inginerie Electrică și Știința Calculatoarelor (EECS), alături de profesorul Donner Jesús del Alamo. Printre coautori sunt Jesús Grajal de la Universitatea Politehnică din Madrid, precum și Alon Vardi și del Alamo ale MIT. Lucrarea va fi prezentată luna aceasta la IEEE International Electronic Equipment Meeting.

Tranzistoarele sunt elementele de bază ale unui computer. Rolul lor de chei, fie prin oprirea energiei electrice, fie lăsând-o să curgă, creează o serie amețitoare de calcule – de la simularea climatului global la redarea videoclipurilor cu pisici pe Youtube. Un singur laptop poate conține miliarde de tranzistoare. Pentru ca puterea de calcul să se îmbunătățească în viitor, așa cum a făcut-o de zeci de ani, inginerii electrici vor trebui să dezvolte tranzistoare mai mici, bine ambalate. Până în prezent, siliciul a fost materialul semiconductor ales pentru tranzistoare. Dar InGaAs a arătat sugestii pentru a deveni un potențial concurent.

Electronii pot fi introduși prin InGaA cu ușurință, chiar și la tensiune scăzută. Se știe că materialul „a fost excelent [electron] proprietăți de transport ”, spune Cai. Tranzistoarele InGaAs pot procesa semnale rapid, putând duce la calcule mai rapide. În plus, tranzistoarele InGaAs pot funcționa la o tensiune relativ scăzută, ceea ce înseamnă că pot crește eficiența energetică a computerului. Deci, InGaAs poate părea un material promițător pentru tranzistoarele de computer. Dar există o captură.

Caracteristicile favorabile de transfer de electroni ale InGaA par să se deterioreze la scară mică – scara necesară pentru a construi procesoare de computer mai rapide și mai dense. Problema i-a determinat pe unii cercetători să concluzioneze că tranzistoarele InGaAs la scară nanomerală nu sunt pur și simplu potrivite pentru sarcină. Dar, spune Cai, „am găsit că aceasta este o concepție greșită”.

Echipa a constatat că problemele de performanță la scară mică ale InGaAs se datorează parțial blocării oxidului. Acest fenomen determină blocarea electronilor în timp ce încearcă să curgă printr-un tranzistor. „Un tranzistor ar trebui să funcționeze ca întrerupător. „Vrei să poți porni o tensiune și să ai mult curent”, spune Cai. „Dar dacă aveți un electron blocat, ceea ce se întâmplă este că porniți o tensiune, dar aveți doar o cantitate foarte limitată de curent în canal. Deci, abilitatea de comutare este mult mai mică atunci când aveți acel blocaj de oxid. “

Echipa lui Cai a determinat blocajul oxidului drept vinovat prin studierea dependenței de frecvența tranzistorului – viteza cu care impulsurile electrice sunt trimise prin tranzistor. La frecvențe joase, performanța tranzistoarelor InGaAs la scară nanomobilă pare degradată. Dar la frecvențe de 1 gigahertz sau mai mult, au funcționat destul de bine – blocarea oxidului nu mai era un obstacol. „Când folosim aceste dispozitive cu frecvență înaltă, observăm că performanța este foarte bună”, spune ea. „Sunt competitive cu tehnologia siliconului.”

Cai speră că descoperirea echipei sale va oferi cercetătorilor un nou motiv pentru a urmări tranzistoarele de calculator bazate pe InGaAs. Lucrarea arată că „problema de rezolvat nu este într-adevăr tranzistorul InGaAs. „Aceasta este problema blocării oxidului”. „Credem că aceasta este o problemă care poate fi rezolvată sau construită”. Ea adaugă că InGaAs s-a dovedit promițător atât în ​​clasic cât și în calcul cuantic aplicații.

“Acest [research] zona rămâne foarte, foarte interesantă ”, spune del Alamo. „Ne dezvoltăm împingând tranzistoarele la extremă performanță”. Într-o zi, acea performanță extremă poate veni cu amabilitatea InGaAs.

Această cercetare a fost susținută parțial de Agenția de Reducere a Amenințării Apărării și Fundația Națională pentru Știință.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Răcire radiantă și încălzire solară de către un sistem – Nu este necesară electricitate

Sistemul a scăzut temperatura în interiorul unui sistem de testare într-un mediu exterior sub lumina directă a soarelui cu peste 12 grade Celsius (22...

Moarte animală falsă pentru perioade lungi de timp pentru a scăpa de prădători

Antilopul european (Euroleon nostras) pe partea sa dorsală, jucând mort. Credit: profesorul Nigel R. Franks, Universitatea din Bristol Multe animale își bat joc de...

Perseverance Rover al NASA conduce pentru prima dată pe Pământ

Această imagine a fost făcută pe 4 martie 2021 pe primul disc al vehiculului Perseverance al NASA. Credit: NASA / JPL-Caltech Prima rută a...

A fost descoperită o mașină de ucis veche de 260 de milioane de ani

Recuperarea vie a Anteosaurului atacă Moshognathusul erbivor. Credit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) Anteosaurul sălbatic în vârstă de 260 de milioane de ani, considerat anterior a...

Fizicienii particulelor rezolvă o problemă care îi „bântuie” de mai bine de 20 de ani

Ilustrația urmărește traseul fasciculului pe măsură ce trece prin quadrupolul de radiofrecvență de cupru, magnetul dipol negru și sistemul de măsurare fisurat și către...

Newsletter

Subscribe to stay updated.