Размер транзисторов в микропроцессоре

Группа физиков из Национальной лаборатория имени Лоуренса в Беркли сделала 1-ый в мире транзистор, размер затвора которого сочиняет всего только один нанометр. Это на порядок меньше, чем размер затворов самых махоньких по размеру современных транзисторов.  

Нам удалось сделать самые малюсенькие на сегодняшний день транзисторы. Размер затвора один из главных причин, определяющих размер самого транзистора. Мы достигнули конструктивного понижения размера затвора, доказав возможность последующей миниатюризации электроники, разговаривает Али Джави (Ali Javey) из Калифорнийского университета в Беркли (США).

Считается, что из-за квантовых ограничений размер затвора кремниевого транзистора не может быть меньше 5 нм. Если попробовать сделать затвор меньшим по размеру, то на работу элемента будет оказывать негативное воздействие туннельный эффект. В этом случае транзистор прекращает исполнять свои функции из-за токов утечки и иных заморочек.

До граничного показателя в 5 нм производители электрических устройств еще не добрались. Сейчас минимальный размер затвора транзисторов сочиняет 20 нанометров. Но ученые, как лицезреем, уже обосновали возможность преодоления лимита в 5 нанометров. Для того, чтоб обойти ограничение по кремнию, для творения миниатюрных электронных частей профессионалы решили использовать другие материалы: дисульфид молибдена, графена либо углеродные трубки.  

Ученым из Беркли удалось соединить в единичную систему дисульфид молибдена (MoS2) и углеродные нанотрубки. Такая композиция позволила веско снизить размеры затвора. Самый малюсенький транзистор в мире состоит из 3-х главных слоев. Это подложка из кремния, пластинка из диоксида циркония, проходящая через этот материал углеродная трубка и пленка из дисульфида молибдена. Пленка объединяет исток и сток транзистора. Как и кремний, дисульфид молибдена имеет кристаллическую структуру решетки. Но проходящие по MoS2 электроны тяжелее, чем в кремнии. Это означает, что электроны превосходнее удерживаются энергетическим барьером затвора.  

Ученые разговаривают о том, что дисульфид молибдена образует листы толщиной в 0,65 нм c низким значением диэлектрической проницаемости. По этой причине маленькие затворы транзисторов смогут производить электронное поле, довольно сильное, чтобы не допустить появления туннельного эффекта. К раскаянью, миниатюрные транзисторы, сделанные в Беркли это штучная работа, массово их создавать пока нельзя.  

Создав транзистор, мы доказали, что затвор меньшего размера, чем 5 нм вполне достижимая цель. Это ограничение оказалось преодолимым. И закон Мура может и далее действовать, при условии, что мы будем избирать правильные материалы, заявил Джави. Если профессионалы научатся создавать такие транзисторы в промышленных масштабах, то в ближайшее время закон Мура вправду будет продолжать действовать.  

Закон Мура выведен Гордоном Муром по результатам эмпирического наблюдения. Сообразно закону количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, умножается каждые 24 месяца. Этот закон известен уже более полвека. Фактически, это и не закон, но его положения, в целом, правосудны.  

Представители Ассоциации полупроводниковой индустрии (Semiconductor Industry Association) этой весной опубликовала исследование, согласно которому в ближайшие 6 лет закон Мура закончит действовать. Причина в предельном размере затворов транзисторов, о чем было написано выше. Одна из предлагаемых альтернатив это творение 3D-чипов с вертикальным расположением ядер, а не горизонтальным. Правда, в этом случае появляется еще одна главная проблема это перегрев чипов. При большой конструкции чипы будут греться намного сильнее, и в этом случае во всех системах с электрическими компонентами с ветикальной компоновкой ядер необходимо будет использовать жидкостное охлаждение.  

Некоторые специалисты считают, что закон Мура не производится с приписываемой ему точностью. Полностью может быть, что он известен только благодаря компании Intel и ее рекламной политике. Тем не наименее, на данный момент это теснее больше, чем маркетинг, так как многие технологические компании обращают внимание на закономерность, нареченную законом, долгое время определяющую темпы развития полупроводниковой производительность микропроцессоров удваивается каждые два года;

плотность транзисторов на чипе возрастает в два раза каждые 18 месяцев;

чипы 1-го и того же типа становятся в два раза дешевле каждые 18 месяцев;

производительность (вычислительная мощность) ПК увеличивается каждые 18 месяцев;

число транзисторов в новых чипах удваивается каждые два года.