Массачусетский технологический институт представил сверхэффективные 3D-транзисторы наноразмерного уровня, которые могут произвести революцию в электронике.
Исследователи Массачусетского технологического института разработали наноразмерные транзисторы, которые потенциально могут изменить будущее эффективной электроники. Эти транзисторы, созданные с использованием уникальной трёхмерной структуры нанопроводов, превосходят традиционные модели на основе кремния, поскольку работают в гораздо меньшем масштабе. Поскольку транзисторы на основе кремния сталкиваются с серьёзными ограничениями при миниатюризации, разработка Массачусетского технологического института открывает путь к более быстрым, холодным и компактным электронным компонентам.
В конструкции используются вертикальные полевые транзисторы на нанопроводах (VNFET), которые управляют потоком электронов, располагаясь вертикально, а не горизонтально, как обычно. Такой подход позволяет избежать нескольких ограничений, связанных с горизонтальными транзисторами, которые сталкиваются с физическими препятствиями при дальнейшем масштабировании.
Благодаря трёхмерной структуре VNFET-транзисторы Массачусетского технологического института минимизируют тепловыделение и утечку энергии — распространённые проблемы в плотно упакованных схемах, с которыми обычно сталкиваются кремниевые транзисторы. Возможность наложения слоёв этих трёхмерных транзисторов также обеспечивает более высокую плотность вычислений, удовлетворяя потребности современных высокопроизводительных вычислений и технологий, основанных на данных.
По словам Яньцзе Шао, постдокторанта Массачусетского технологического института и ведущего автора статьи о новых транзисторах, «это технология, которая потенциально может заменить кремний, поэтому вы можете использовать её со всеми функциями, которые есть у кремния в настоящее время, но с гораздо более высокой энергоэффективностью».
Одно из главных преимуществ подхода Массачусетского технологического института заключается в адаптивности этих VNFET, в которых используются альтернативные полупроводниковые материалы, а не кремний. Такой выбор позволяет повысить проводимость при меньших размерах, сохраняя эффективность и снижая энергопотребление. Отказ от кремния позволяет решить такие проблемы, как квантовое туннелирование, при котором электроны непреднамеренно проникают через барьеры в кремниевых транзисторах наноразмерного масштаба, обеспечивая более надёжную и стабильную работу.
Эти наноразмерные транзисторы появились в то время, когда полупроводниковая промышленность стремилась преодолеть ограничения закона Мура. Это означает, что количество транзисторов в интегральной схеме удваивается примерно каждые два года. Поскольку кремниевые транзисторы приближаются к своему теоретическому пределу, новые материалы и конструкции, такие как VNFET, представляют собой многообещающее направление для поддержания технологического прогресса. В случае успешной коммерциализации эти транзисторы могут повлиять на различные отрасли, от смартфонов и компьютеров до крупных центров обработки данных и приложений для искусственного интеллекта, требующих высокой вычислительной мощности.
В настоящее время VNFET-транзисторы находятся на экспериментальной стадии, но работа Массачусетского технологического института демонстрирует явный потенциал для изменения сферы электроники за счёт создания более компактных, быстрых и энергоэффективных устройств.