Сучасні нанорозмірні електронні світильники можуть стати альтернативою транзисторам кремнію

Зараз виникають певні труднощі в подальшому масштабуванні технології напівпровідника, а також пов'язані проблеми підвищення продуктивності процесора без збільшення частоти годинника.

Науково-дослідницький інститут технології Каліфорнія вважають, що вони можуть вирішувати існуючу проблему, звернувшись до дуже старої технології. Електронні лампи, згідно з дослідником Axel Schererer, можуть бути ключі для підвищення продуктивності і зменшення споживання електроенергії.

Р

Робота з електронними лампами. 1922 Системний технічний журнал Bell

Проект Scherer і його команда працюють на нещодавніх електронних лампах — це близько 1000 разів менше, ніж клітини крові людини, близько 6-8 нм, відповідно до команди. Основна проблема сучасних силіконних процесорів є значним теплогенеруванням. Електронна технологія, розроблена дослідниками в Каліфорнійському інституті технологій, випромінює набагато менше енергії, ніж їх силіконовий аналог, що дозволить вирішити проблему перегріву і тунелюючого ефекту.

На відміну від кремнію, який може бути як провідником, так і ізолятором, в залежності від того, як він хімічно змінений, світильники Schererer можуть бути виготовлені з діапазону металів, таких як вольфрам, молібден, золото і платина.

Електронні лампи є одним варіантом серед ряду ідей. Інші перспективні підходи включають екзотичні матеріали, такі як вуглецеві нанотрубки та навіть мікроскопічні перемикачі.

Шергер не намагається вдихати транзистора або повністю замінити кремнію. Boeing є фінансування цього дослідження через його потенційні програми в просторі та аеронавтичній інженерії, оскільки кремнію, очевидно, буде стандартним протягом багатьох років. Вакуумна технологія все ще має багато проблем для вирішення. Коли буде можливо виготовити десятки тисяч процесорів на електронному рівні за місяць? Скільки коштує замінити обладнання і побудувати екосистему? Може бути організований швидко, щоб підтримувати свій поточний темп, і як буде технологія інтегруватися в існуючі виробничі лінії?

Мініатюрні вакуумні труби можуть бути основним драйвером підвищення продуктивності обчислень, але вартість та виробничі завдання є величезною перешкодою для технології, яка позиціонує себе конкурентом кремнію. Ні вуглецеві нанотрубки, ні графен, незважаючи на свій величезний початковий потенціал.

Тема застосування принципу роботи вакуумних труб в сучасних чіпах не вперше. Лампи краще, ніж напівпровідники носять електромагнітні імпульси і випромінювання, тому вони все ще використовуються в військовій техніці, яка повинна витримати тісні вибухи ядерних бомб. Так, нове покоління радіоапаратів розробляється Американським оборонним агентством DARPA.

НАСА досліджує можливості так званих вакуумних каналів. крихітний розмір електронної "нанолом" в деяких варіантах навіть полегшує їх створення - на відміну від звичайної радіотемплей, не потрібно додаткових зусиль для створення вакууму всередині пристрою. Відстань між катодом і анодом набагато менша, ніж вільний шлях електрона при атмосферному тиску.

Вчені вважають, що нанорозмірні вакуумні пристрої будуть легше виконувати роботу в діапазоні терагерц, ніж традиційні напівпровідники. Хоча твердотільні перетворювачі вже можуть бути зроблені для роботи на частоті вище терагерц. Таким чином, прототип корпорації Northrop Grumman, виконаний в рамках програми DARPA Terahertz Electronics у 2014 році. Використовується транзистори з індію фосфатиду.

через екстремальні технології

Джерело: geektimes.ru/post/276996/