211service.com
Silicon's Long Good-bye
Dažkārt nākamajās desmitgadēs mikroshēmu ražotāji vairs nespēs ātrāk izgatavot silīcija mikroshēmas, iesaiņojot mikroshēmā mazākus tranzistorus. Tas ir tāpēc, ka silīcija tranzistori vienkārši būs pārāk necaurlaidīgi un dārgi, lai tos padarītu mazākus.
Nanolentes: Indija arsenīda sloksnes ir ķīmiski iegravētas tā, lai tās atbrīvotos no zemāk esošās virsmas. Pēc tam tos var pārnest uz silīcija plāksnēm, lai izveidotu ātrus, mazjaudas tranzistorus.
Cilvēkiem, kas strādā pie materiāliem, kas varētu gūt panākumus silīcijā, ir jāpārvar daudzas problēmas. Tagad pētnieki Kalifornijas Universitātē Bērklijā ir atraduši veidu, kā pārvarēt vienu šādu šķērsli: viņi ir izstrādājuši uzticamu veidu, kā izgatavot ātrus, mazjaudas nanoskopiskus tranzistorus no saliktā pusvadītāju materiāla. Viņu metode ir vienkāršāka un solās būt lētāka nekā esošās.
Saliktajiem pusvadītājiem ir labākas elektriskās īpašības nekā silīcijam, kas nozīmē, ka no tiem izgatavotiem tranzistoriem ir nepieciešama mazāka jauda, lai tie darbotos ar lielāku ātrumu. Šie materiāli jau ir dažos dārgos nišas lietojumos, piemēram, militārajās telekomunikāciju iekārtās, kas tiem dod iespēju pārspēt eksotiskākus iespējamos silīcija aizstājējus, piemēram, grafēnu un oglekļa nanocaurules.
Taču arī salikto pusvadītāju materiālu vafeles ir ļoti trauslas un dārgas, un tas ir labi tikai tad, ja cenai nav nozīmes, saka. Ali Džeivijs , elektrotehnikas un datorzinātņu asociētais profesors Kalifornijas Universitātē Bērklijā. Piemēram, salikti pusvadītāji ir pieejami dārgu sakaru mikroshēmu tirgū militārpersonām.
Pētnieki uzskata, ka viņi var pārvarēt šo trauslumu un izdevumus, audzējot savienojumu-pusvadītāju tranzistorus uz atbalsta silīcija plāksnītes — trikam, kam vajadzētu būt saderīgam ar esošo ražošanas infrastruktūru.
Tomēr saliktos pusvadītājus nevar audzēt uz silīcija — pastāv neatbilstība starp abu materiālu kristāliskajām struktūrām, kas apgrūtina to paveikt. Berkeley grupa tagad ir parādījusi, ka tranzistorus, kas izgatavoti no saliktiem pusvadītājiem, var audzēt uz citas virsmas un pēc tam pārnest uz silīcija plāksni. Tas ir ticams ceļš, lai risinātu faktu, ka saliktos pusvadītājus ir grūti audzēt, saka Jēzus no Alamo , elektrotehnikas un datorzinātņu profesors MIT, kurš nebija saistīts ar Džeivija darbu.
Bērklija pētnieki demonstrēja savu tehniku, izmantojot indija arsenīdu. Viņi audzē materiālu virs gallija antimonīda vafeles, ko aizsargā alumīnija gallija antimonīda augšējais slānis. Vafele nodrošina augstas kvalitātes kristāliskas indija-arsenīda plēves izaugšanu, un pēc tam upura slāni var ķīmiski iegravēt, atbrīvojot nanomēroga indija-arsenīda sloksnes. Pētnieki paņem nanolentes ar gumijas zīmogu un novieto tās virs silīcija vafeles. Silīcijs nodrošina strukturālu atbalstu indija arsenīdam. Tas ir pārklāts ar silīcija dioksīdu, kas tranzistoros darbosies kā izolators. Tranzistori tiek pabeigti, uzliekot metāla vārtus, lai ievestu un izvadītu elektrību.
Javey grupa apraksta šādā veidā izgatavotu indija arsenīda tranzistoru veiktspēju rakstā, kas pagājušajā nedēļā publicēts žurnālā Daba . Javey saka, ka tranzistori, kuru garums ir 500 nanometri, darbojas tikpat labi kā salikto pusvadītāju tranzistori, kas izgatavoti, izmantojot sarežģītākas metodes. Un Bērklija grupas indija-arsenīda tranzistori ir daudz ātrāki nekā to silīcija ekvivalenti, bet tiem ir nepieciešama mazāka jauda — puse voltu, salīdzinot ar 3,3 voltiem. To transvadītspēja — cik tie reaģē uz sprieguma izmaiņām — ir astoņas reizes labāka nekā šāda izmēra silīcija tranzistoriem. Ņemot vērā to, kā šīs ierīces tika sagatavotas, šis sniegums ir diezgan iespaidīgs, saka MIT elektrotehnikas profesors Dmitrijs Antoniadis .
Džeivijs atzīmē, ka process, kas nepieciešams indija-arsenīda tranzistoru izgatavošanai, ir līdzīgs tam, ko izmanto mikroshēmu klasei, ko sauc par silīcija-izolatora (SOI) elektroniku, kam silīcija šķēle ir jānovieto uz cita materiāla plāksnītes. ražošanas laikā. Šī iemesla dēļ viņš tos nosauca par XOI — jebko uz izolatora.
XOI ierīču izgatavošanas process vafeļu mērogā būtu sarežģītāks nekā SOI, jo tam varētu būt nepieciešams integrēt vairākus dažādu veidu materiālus, kas veidoti uz dažāda izmēra plāksnēm, saka. Maikls Meiberijs , Intel komponentu izpētes direktors. Viņš saka, ka ir daudz veidu, kā process var noiet greizi. Pēdējos trīs gadus Intel ir strādājis pie salikto pusvadītāju audzēšanas procesiem tieši uz silīcija plāksnēm, starp tām audzējot bufera slāni. Līdz šim viņiem ir jāizmanto ļoti biezs buferis, kas kavē tranzistoru veiktspēju, taču Mayberry saka, ka viņi ir pierādījuši, ka šī koncepcija var darboties.
Meiberija saka, ka Džeivija darba vērtība ir tāda, ka tas parāda, ka indija arsenīda tranzistori darbojas labi, ja tie ir samazināti līdz nanomērogam. Mēs nezinām, kā šīs ierīces darbosies, viņš saka. Viņš saka, ka teorētiķi ir izdarījuši minējumus, taču nanomērogā var parādīties negaidīti kvantu efekti.
Javey plāno padarīt tranzistorus daudz mazākus un redzēt, vai tie saglabā savu veiktspēju. MIT del Alamo un Antoniadis cenšas noteikt savienojuma pusvadītāju tranzistoru galīgo mērogošanu; pāris ir izgatavojuši tranzistorus, kuru garums ir 30 nanometri. Es gribētu redzēt, kādu materiālu pilnību var sasniegt mazā mērogā, saka Antoniadis.