14.03.2022
Команда исследователей пекинского Университета Цинхуа создала самый маленький в мире транзистор. В исследовательской статье, опубликованной в журнале Nature , описывается, как в новой конструкции транзистора лист графена толщиной в атом используется в качестве затвора транзистора, что обеспечивает его длину всего 0,34 нм.
Транзисторы являются основными элементами полупроводниковой конструкции, для работы которых требуются три строительных блока: источник (где электрический ток входит в транзистор); сток (точка, где тот же электрический ток выходит из транзистора); и ворота, которые контролируют, идет ли по цепи электрический ток. Однако транзистор сам по себе настолько прост, что не способен выполнять какую-либо полезную работу. С этой целью транзисторы объединяются в интегральные схемы; определенное количество и расположение транзисторов затем приводит к ядру ЦП, а другое — к банку кэш-памяти SRAM или графическому процессору.
Поэтому один из способов повысить производительность и доступную сложность рабочей нагрузки заключается в том, чтобы втиснуть все больше транзисторов в одно пространство. А еще — увеличить функционал каждого транзистора. Все улучшения в производстве полупроводников в конечном итоге ведут к одному и тому же: большему количеству транзисторов, какими бы сложными они ни были, на квадратный дюйм. И именно на это ежегодно направляются исследования стоимостью в миллионы долларов: поиск способов уменьшить размер транзисторов, чтобы их можно было разместить на той же площади. Это само по себе довольно просто; тем не менее, у меньших транзисторов есть дополнительные преимущества — поскольку электрический ток должен преодолевать меньший путь от истока транзистора к его стоку, он остается в характеристиках транзистора в течение меньшего времени — одновременно улучшая энергоэффективность, температуру и рабочую частоту при одновременном снижении утечки.
Но как исследователи добились такой малой длины? Воспользовавшись тем фактом, что листы графена, состоящие из атомов графена, расположенных в двумерной плоскости, имеют толщину всего лишь атома графена. Так была достигнута длина затвора 0,34 нм: она соответствует высоте листа графена.Классическая конструкция транзистора также была изменена, чтобы приспособить этот радикально новый затвор (исследователи построили рабочие прототипы). Представьте себе два соседних здания разной высоты. В конструкции транзистора эти корпуса состоят из слоев кремния и диоксида кремния (изоляторов, что означает, что они не проводят электрический ток). Слой графена толщиной в один атом нанесен на вершину самого высокого здания. Но поскольку графен электропроводен, он должен быть изолирован с обеих сторон; поэтому исследователи нанесли еще один слой изоляционного материала: оксид алюминия.
Фото: arstechnica
Нет комментариев