Az eddigi legkisebb tranzisztort készítették el
Az eddigi legkisebb tranzisztort készítette el egy Amerikában található kormányzati kutatóintézet. A koncepcióterv életképességének bizonyításához molibdén-diszulfidot és szén-nanocsöveket alkalmaztak a szakemberek.
A világ legkisebb tranzisztorát hozta létre a Berkeley Lab. A Kaliforniában található kormányzati kutatóintézet ehhez a jelenleg tömeggyártásban alkalmazott szilícium helyett molibdén-diszulfidot és szén-nanocsövet használt. Az egyelőre rendhagyónak nevezhető anyagokkal a tranzisztor kapujának méretét egészen 1 nanométerig sikerült leszorítani, ami a szilícium-alapú technológiával elméletben elérhető értéknek a töredéke.
A kutatási mérföldkőt molibdén-diszulfid alkalmazásával sikerült elérni, melyet az egyik legfontosabb ipari molibdénvegyületként tartják számon, és többek között LED-ek, lézerek, illetve napelemek gyártásához is használják. Ebből készült a tranzisztor, melynek kapuját 1 nanométeres szén-nanocsőből alkották meg. Összevetés gyanánt: a jelenlegi fejlett szilícium-alapú gyártástechnológiákkal ez az érték 20 nanométer körül mozog, a fizikai alsó határt pedig az 5 nanométer jelenti, ez alatt már óhatatlanul megjelenik az alagúteffektus, amikor a tranzisztorokat gyakorlatilag nem lehet lekapcsolni, ez pedig működésképtelen áramkört eredményez.
A probléma a félvezetőgyártásban újdonságnak számító molibdén-diszulfiddal kiküszöbölhető, mely egy nagyon alapvető, de fontos tulajdonságában hasonlít a szilíciumhoz: mindkét anyag kristályrácsos szerkezetű. Ugyanakkor meghatározó eltérés, hogy a molibdén-diszulfidon áthatoló elektronok nehezebbek, így azokat könnyebb kordában tartani. A Berkeley Lab kutatói szerint további előny, hogy a szóban forgó anyag atomi vékonyságig skálázható, kisebb dielektromos állandó mellett.
A kapuként alkalmazott szén-nanocső nem számít újdonságnak, az ezzel kapcsolatos kutatások eredményeiről már az előző évtizedben is hallani lehetett, a megoldásnak fontos szerepet szánnak a szilícium utáni érában. Arra már többek között az IBM is rájött, hogy a szén nanocső kiváló tranzisztorkaput képez, elektromos és egyéb jellemzői ugyanis jobbak, mint a szilíciumé. Míg a szilícium kapu vékonyításával drasztikusan romlanak a félvezető tulajdonságai, a szivárgási áram, a zárt kapun is átfolyó elektromosság miatt pedig az ilyen lapkák fogyasztása is megnő.
Égbe révedő informatikusok: az Időkép-sztori Mi fán terem az előrejelzés, hogy milyen infrastruktúra dolgozik az Időkép alatt, mi várható a deep learning modellek térnyerésével?
A szén nanocsövek használatával mindkét probléma hosszabb távon megoldódna. Egyrészt a nanocsövek elméletben akár néhány atom átmérőig is skálázhatóak, miközben elektromos tulajdonságaik ezzel párhuzamosan nem romlanak érdemben. További előny, hogy a nanocsövek kiváló elektromos vezetők tudnak lenni, esetenként akár ezerszer jobban vezetik az áramot, mint a réz, vagyis a lapkák huzalozására is alkalmas az új anyagtípus, nem csak tranzisztorkapuként.
Attól viszont még továbbra is messze állunk, hogy processzor szintű, bonyolult áramköröket gyártsanak szén-nanocső és/vagy molibdén-diszulfid segítségével, a sikeres kísérlet csupán a koncepcióterv életképességét igazolja. A félvezetőgyártók várhatóan a végsőkig kitartanak majd a szilícium-alapú technológiák mellett, hisz az összes üzem erre a technológiára rendezkedett be, illetve a nyersanyag ellátási lánc is ehhez van kiépítve, a váltásnak pedig rendkívül komoly költségvonzata lenne. A félvezetőgyártók ilyen szempontból óvatosan lépkednek, amire egyaránt remek példa a 450 milliméteres ostyák vagy az EUV körüli bizonytalanság. Utóbbi, tehát az extrém ultraibolya fénnyel dolgozó levilágítás bevetése már nagyjából egy évtized óta várat magára, tömeggyártásba pedig jelen állás szerint legkorábban csak 2019 környékén kerülhet.