211service.com
Intel Looks Beyond Silicon
Intel vyvinul nový druh tranzistoru vyrobeného z jiného materiálu než křemíku, který má potenciál být rychlejší a spotřebovávat méně elektřiny než dnešní čipy. A co je zásadní, nové tranzistory jsou ekonomické a lze je vyrobit pomocí stávajících výrobních zařízení, protože je lze postavit přímo na standardní křemíkové destičky. Takové čipy vyrobené s těmito nekřemíkovými součástkami jsou ještě nejméně deset let vzdálené, ale odborníci z oboru se domnívají, že jsou jednou z nejslibnějších možností, jak v nadcházejících letech nahradit křemík.
Lepší buffer: Intel ukázal, že nekřemíkové tranzistory lze vyrobit na křemíkové destičce jejich pěstováním na tenké vrstvě vyrovnávací paměti. Předchozí vyrovnávací vrstvy byly relativně silné, a proto by praskaly a poškodily tranzistory.
Jak jsou tranzistory stále menší, křemík, který je tvoří, nefunguje tak dobře: elektřina uniká vrstvami, což způsobuje nadměrné teplo a chybnou logiku. Výzkumníci z Intelu a dalších společností vyrábějících čipy, jako jsou AMD a IBM, stejně jako na univerzitách po celém světě, se snaží najít náhradu za křemík. Někteří se domnívají, že odpovědí by mohly být uhlíkové nanotrubice nebo jiný uhlíkový materiál zvaný grafen. (Viz Počítače s uhlíkovými nanotrubičkami a nové grafenové tranzistory ukazují slib.) Ale jiní investují peníze a výzkum do složených polovodičů, třídy polovodičů, která je vyrobena z kombinace prvků ze třetího a pátého sloupce periodické tabulky. (Viz Za křemíkem a zachování Moorova zákona bez křemíku.)
Složené polovodiče jsou pro inženýry atraktivní, protože se jimi elektrony pohybují snadněji než křemíkem. To znamená, že složené polovodiče mohou pracovat stejně rychle nebo rychleji než tranzistor na bázi křemíku, ale bez potřeby tak velkého napětí. A jak se zařízení zmenšují, je zásadní, aby vyžadovala nízké napětí: jinak se přehřívají a uniká elektřina – problémy, které začínají sužovat křemík. Složené polovodiče však není snadné pěstovat přímo na křemíku. Materiály jsou často nekompatibilní s křemíkem – atomy jsou rozmístěny tak, že se špatně vrství. Při vrstvení přímo na sebe je výsledkem prasklý krystal a vadné tranzistory.
Společnost Intel navrhla řešení problému nesouladu atomů v dokumentu prezentovaném dnes na konferenci Mezinárodní setkání elektronových zařízení , ve Washingtonu, DC. Aby vědci sestavili své nové tranzistory, navrstvili složené polovodiče, nazývané arsenid indium-gallium a arsenid indium-hlinitý.
Když jsou tyto materiály naskládány, jejich elektronické vlastnosti interagují a vytvářejí kvantové studny – místa, kde mohou být nabité částice, jako jsou elektrony, omezeny – které fungují jako tranzistory, říká Michael Mayberry , ředitel výzkumu komponent a viceprezident technologické a výrobní skupiny Intel. Aby se zabránilo namáhání a praskání, vědci přidali nárazníkové vrstvy ze dvou materiálů. Trik spočívá v tom, že se ujistíte, že vrstvy pufru obsahují koncentrace atomů, které jsou o něco kompatibilnější s křemíkem. Ale jak se přidávají další vrstvy, atomová rozteč dokonale odpovídá rozteči tranzistorových vrstev. Mayberry říká, že vyrovnávací paměť má tloušťku o něco více než jeden mikrometr a zabraňuje poškození tranzistorů.
Jistě, mnoho výzkumníků navrhlo přidání vyrovnávacích vrstev mezi křemíkové a nekřemíkové materiály. Například volala společnost Amberwave , v Salemu, NH, založená Genem Fitzgeraldem, profesorem materiálové vědy na MIT, má přístup, který využívá germanium na typu křemíkového plátku se zabudovanou vrstvou oxidu křemičitého, izolačního materiálu. (Viz Přidání rychlosti do křemík.)
Nicméně poznámky Ježíš del Alamo , který je také profesorem elektrotechniky na MIT, je přístup Intelu jedinečný v tom, že výzkumníci vytvořili vyrovnávací vrstvy ze stejného materiálu, jaký používají pro tranzistory. Kromě toho, říká, Intel ukázal, že k dosažení dobré kvality je nezbytná pouze tenká vyrovnávací vrstva. Silná nárazníková vrstva, která může mít tloušťku až pět mikrometrů, je nákladná a je náchylnější k praskání, dodává.
Dílo je působivé, říká del Alamo. Pokud dokážete přenést strukturu vrstev na křemík, pak substráty vypadají a vypadají jako křemík a všechny nástroje, které byly vyvinuty pro výrobu křemíku, lze v této nové technologii znovu použít.
Přesto Mayberry poznamenává, že existuje několik problémů, které je třeba vyřešit, než se tyto tranzistory objeví ve spotřební elektronice. Za prvé, hradlo nebo vypínač u těchto nových tranzistorů je relativně velký, 80 nanometrů. Mayberry říká, že inženýři to budou muset zmenšit, aby čipy měly relativně vysokou hustotu tranzistorů. Dodává, že mezitím si některé z těchto materiálů mohou najít cestu do procesu výroby čipů, aby se mohly použít ve specifických součástkách v mikroprocesorech.