Revolucija u Dizajnu Transistorâ: Istraživači iz Pekinškog Sveučilišta
Prekretnica u Razvoju Transistora
Istraživači s Pekinškog sveučilišta nedavno su najavili potencijalnu revoluciju u dizajnu tranzistora, koja bi mogla drastično promijeniti smjer razvoja mikroprocesora. Tim je stvorio tranzistor bez silicija temeljen na dvodimenzionalnom materijalu, bismut oksidiselenidu. Ova inovacija se oslanja na arhitekturu Gate-All-Around Field-Effect Transistor (GAAFET), gdje se vrata tranzistora potpuno omotavaju oko izvora.
Prednosti GAAFET-a u Odnosu na Tradicionalne FinFET-ove
Dok tradicionalni FinFET dizajni, koji dominiraju trenutačnim procesorima na bazi silicija, omogućuju samo djelomično prekrivanje vrata, nova struktura s punim obuhvatom povećava kontakt između vrata i kanala. Ovaj pristup poboljšava performanse smanjujući curenje energije i omogućujući bolju kontrolu struje.
Prema članku objavljenom u časopisu Nature Materials, novi 2D GAAFET mogao bi se natjecati s, pa čak i nadmašiti, silicijske tranzistore kada je u pitanju brzina i energetska učinkovitost. Istraživači tvrde da njihov 2D tranzistor postiže brzine 40% brže od Intelovih najnovijih 3nm čipova, koristeći pritom 10% manje energije. Ova izvedba omogućila bi mu da nadmaši trenutačne procesore iz TSMC-a i Samsunga.
Unaprijeđenje Kontrole Struje i Smanjenje Gubitaka Energije
Djelomično prekrivanje vrata u tradicionalnim dizajnima ograničava kontrolu struje i povećava gubitak energije. Nova struktura s punim prekrivanjem rješava ove probleme, rezultirajući visokim naponskim pojačanjem i ultra-niskom potrošnjom energije. Tim je već konstruirao male logičke jedinice koristeći novi dizajn. “To je najbrži i najefikasniji tranzistor ikad,” izjavilo je Pekinško sveučilište.
Izvrsnost Utemeljena na Istraživanjima
Ove tvrdnje podržane su testovima provedenim pod istim uvjetima koji se koriste za vodeće komercijalne čipove. “Ako se inovacije čipova temeljene na postojećim materijalima smatraju ‘prečacem’, tada je naš razvoj tranzistora temeljenih na 2D materijalima poput ‘promjene traka’,” rekao je profesor Peng Hailin, voditelj projekta.
Za razliku od vertikalnih struktura FinFET-a, novi dizajn podsjeća na isprepletene mostove. Ova arhitektonska promjena mogla bi prevladati ograničenja miniaturizacije s kojima se suočava silicijska tehnologija, posebno dok se industrija kreće ispod praga od 3nm. Također bi mogla koristiti najbržim prijenosnicima koji zahtijevaju tako kompaktne čipove.
Razvoj Novih Materijala
Tim je razvio dva nova bismutna materijala: Bi₂O₂Se kao poluvodič i Bi₂SeO₅ kao dielektrični materijal vrata. Ovi materijali imaju nisku energiju sučelja, što smanjuje defekte i rasipanje elektrona. “To omogućuje elektronskoj struji da prolazi gotovo bez otpora, kao voda kroz glatku cijev,” objasnio je Peng.
Rezultati performansi podržani su izračunima gustinske funkcijske teorije (DFT) i potvrđeni kroz fizičke testove korištenjem visokoprecizne platforme za izradu na PKU. Istraživači tvrde da se tranzistori mogu proizvoditi koristeći trenutačnu infrastrukturu poluvodiča, što olakšava buduću integraciju.
Zaključak: Nova Era u Tehnologiji
Ova inovacija u dizajnu tranzistora ne samo da obećava brži i energetski učinkovitiji razvoj mikroprocesora, već također otvara nove mogućnosti za budućnost tehnologije. Kako istraživači nastavljaju raditi na ovim prometnim materijalima, možemo očekivati uzbudljive promjene koje će transformirati industriju. Ako uspiju komercijalizirati ovaj dizajn, mogli bismo svjedočiti novoj eri u tehnologiji tranzistora.
