211service.com
Nowy chip wskazuje drogę poza krzem
Pierwsze wyrafinowane obwody elektroniczne wykonane z germanu, obiecującej alternatywy dla krzemu, wskazują przemysłowi komputerowemu drogę do dalszego postępu poza ograniczeniami fizycznymi, do których obecnie dociera. Naukowcy z Purdue University zademonstrowali obwody w tym tygodniu na Międzynarodowe Spotkanie Urządzeń Elektronowych w San Francisco.
Przejście z krzemu na german byłoby ironicznym zwrotem akcji. Pierwszy tranzystor, stworzony w Bell Labs w 1947 roku, był wykonany z płytki germanu, pierwiastka znajdującego się w układzie okresowym jednego miejsca poniżej krzemu. Wypróbowano german, ponieważ ładunek przepływa przez niego bardzo szybko, co jest kluczową właściwością tranzystora. Ale gdy inżynierowie opracowali, jak zrobić układy scalone i produkować je na dużą skalę, german został odłożony na krzem, ponieważ jest łatwiejszy w obsłudze.
Teraz, gdy producenci widzą problemy z ciągłą miniaturyzacją krzemu, german przeżywa odrodzenie. Obwody germanowe zademonstrowane przez inżyniera Purdue University Peide Tak a koledzy sugerują, że materiał może być gotowy do komercjalizacji za kilka lat.
Najmniejsze obecnie produkowane tranzystory mają średnicę zaledwie 14 nanometrów i są upakowane niezwykle blisko siebie. Branża półprzewodników odkrywa, że mniejsze skalowanie wprowadza szereg problemów. Na jednym panelu, który odbył się podczas konferencji IEDM, Mark Bohr , starszy pracownik Intela, oszacował, że skalowanie krzemu zakończy się za około dekadę. Moją ogólną reakcją jest dziki entuzjazm dla każdego nowego pomysłu, powiedział.
Dzięki doskonałym właściwościom elektrycznym german zawsze obiecywał tworzyć szybsze obwody niż krzem. Jednak inżynierowie nie byli w stanie wykorzystać go do tworzenia kompaktowych, energooszczędnych obwodów w oparciu o ugruntowaną w branży technologię produkcji, znaną jako technologia półprzewodników komplementarnych tlenków metali lub CMOS.
Obwody CMOS wykorzystują tranzystory przewodzące ładunki ujemne, zwane nFETS, oraz tranzystory przewodzące ładunki dodatnie, zwane pFET.
pFET z germanu to wsad, Kryszna Saraswat , inżynier elektryk na Uniwersytecie Stanforda, który nie jest zaangażowany w projekt Ye, ale wąskim gardłem były nFET. Ye wymyślił nowy projekt dla germanu nFET, który znacznie poprawia ich wydajność.
Saraswat jest częściowo odpowiedzialny za ożywienie zainteresowania germanem, kiedy w 2002 roku opublikował pierwszy artykuł opisujący wysokowydajne tranzystory germanowe, które były dwa do trzech razy lepsze niż odpowiedniki krzemowe. Podstawowa nauka została wykonana, a teraz widzimy prace nad podstawową inżynierią, mówi Saraswat.
Inne alternatywne materiały, takie jak nanorurki węglowe lub złożone półprzewodniki, które są wykonane z wielu pierwiastków, również dają nadzieję na wyparcie krzemu, ale przemysłowi chipów trudniej będzie się ich nauczyć. W przeciwieństwie do tego, producenci chipów już używają germanu w krzemowych pFET. Mówi, że za każdym razem, gdy masz do czynienia z elementarnym półprzewodnikiem, takim jak krzem lub german, jest to łatwiejsze Xiuling Li , inżynier na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign.