Uhlíkové tranzistory v laboratoři překonaly výkon křemíkových
7.9.2016, Jan Vítek, aktualita
University of Wisconsin-Madison ohlásila značný pokrok ve vývoji tranzistorů z uhlíkových nanotrubiček, které měly poprvé překonat klasické křemíkové tím, že vedly 1,9x vyšší proud. Čeká je ale ještě dlouhá cesta.
Výzkumníci univerzity uvedli, že to je vůbec poprvé, co uhlíkové tranzistory překonaly klasické křemíkové technologie, a to je jistou nadějí do budoucna. Uhlíkové nanotrubičky se ostatně nedávno staly základem pro nový typ paměti, který se už z výzkumných laboratoří přesunul do továren jako NRAM. Nyní tak existuje naděje, že by tyto uhlíkové paměti mohly brzy doprovodit také uhlíkové procesory.
bilióny uhlíkových nanotrubiček na dně zkumavky
Je naprosto jasné, že křemíkovým technologiím dochází dech, což se ukazuje na tom, jak značně zpomalil vývoj nových výrobních procesů. Intel už nejspíše odsunul 7nm proces až na rok 2022 a Moorův zákon už v podstatě přestal platit. Křemíkové tranzistory jednoduše spějí k dosažení limitů toho, co dovoluje fyzika a jak se k tomu přibližují, je vývoj nových technologií stále obtížnější a nákladnější. K tomu se také přidává fakt, že větší hustota tranzistorů znamená v důsledku i jejich vyšší počet, a tedy i větší prostor na chyby. Nyní se obecně předpokládá, že křemíkové technologie mohou dospět k limitu 5 nm, za nějž už se nikdo nedostane ani s využitím EUV.
Nástupcem by se tak mohla stát technologie využívající uhlíkové nanotrubičky, však s nimi pro výrobu pamětí NRAM už počítá společnost Fujitsu, která chce spustit masovou výrobu v roce 2018. Uhlíkové procesory nebo grafické čipy jsou zatím jen hudbou budoucnosti, ale ta by se mohla ozvat dříve, než bychom si kdy mysleli.
Proč jde ale o tak slibný materiál? Uhlíkové nanotrubičky jsou vytvořeny z uhlíkových plátků, které jsou pouze jeden atom tlusté (čili z grafenu). V průměru mají jen mezi 1 a 2 nm a v důsledku jde o elektricky nejlépe vodivý materiál existující v pokojové teplotě, který známe. Výsledné tranzistory tak mohou dle výzkumníků pracovat i pětkrát rychleji s pětkrát nižší energií než křemíkové tranzistory. Na druhou stranu je velice důležité, aby šlo o naprosto čistý uhlík a sebemenší nečistota zde znamená, že se očekávané vlastnosti zcela vytratí. Proto se přišlo s novou technikou využívající polymery pro odfiltrování nečistot, díky níž je mezi vytvořenými nanotrubičkami necelé jedno promile zmetků. Další výzvou je uspořádání nanotrubiček na wafer a jak ukazuje následující fotografie, to se již daří. Současná technika využívající opět polymery dokáže pokrýt takovýto prostor během pěti minut a poté se polymery odstraní ve vakuové troubě, čímž se odstraní bariéra mezi trubičkami a elektrickými spoji.
Na University of Wisconsin-Madison pak byly proti sobě postaveny dva tranzistory, a to 140nm uhlíkový a 90nm P-MOSFET, který má mít srovnatelné rozměry a svodový proud, přičemž uhlíkový vykazoval výrazně lepší vlastnosti. Nicméně dnes už jsou aktuální tranzistory FinFET či Tri-Gate a 14nm technologie.
Jistě jde o nadějnou technologii, ale je jisté, že pro její nasazení by byly zapotřebí mohutné investice i do vývoje takových zařízení, která by byla schopna ve velkém množství produkovat výsledné čipy. Možná že se v tomto ohledu dají věci do pohybu právě díky pamětem NRAM.
Zdroj: Tom's Hardware
bilióny uhlíkových nanotrubiček na dně zkumavky
Je naprosto jasné, že křemíkovým technologiím dochází dech, což se ukazuje na tom, jak značně zpomalil vývoj nových výrobních procesů. Intel už nejspíše odsunul 7nm proces až na rok 2022 a Moorův zákon už v podstatě přestal platit. Křemíkové tranzistory jednoduše spějí k dosažení limitů toho, co dovoluje fyzika a jak se k tomu přibližují, je vývoj nových technologií stále obtížnější a nákladnější. K tomu se také přidává fakt, že větší hustota tranzistorů znamená v důsledku i jejich vyšší počet, a tedy i větší prostor na chyby. Nyní se obecně předpokládá, že křemíkové technologie mohou dospět k limitu 5 nm, za nějž už se nikdo nedostane ani s využitím EUV.
Nástupcem by se tak mohla stát technologie využívající uhlíkové nanotrubičky, však s nimi pro výrobu pamětí NRAM už počítá společnost Fujitsu, která chce spustit masovou výrobu v roce 2018. Uhlíkové procesory nebo grafické čipy jsou zatím jen hudbou budoucnosti, ale ta by se mohla ozvat dříve, než bychom si kdy mysleli.
Proč jde ale o tak slibný materiál? Uhlíkové nanotrubičky jsou vytvořeny z uhlíkových plátků, které jsou pouze jeden atom tlusté (čili z grafenu). V průměru mají jen mezi 1 a 2 nm a v důsledku jde o elektricky nejlépe vodivý materiál existující v pokojové teplotě, který známe. Výsledné tranzistory tak mohou dle výzkumníků pracovat i pětkrát rychleji s pětkrát nižší energií než křemíkové tranzistory. Na druhou stranu je velice důležité, aby šlo o naprosto čistý uhlík a sebemenší nečistota zde znamená, že se očekávané vlastnosti zcela vytratí. Proto se přišlo s novou technikou využívající polymery pro odfiltrování nečistot, díky níž je mezi vytvořenými nanotrubičkami necelé jedno promile zmetků. Další výzvou je uspořádání nanotrubiček na wafer a jak ukazuje následující fotografie, to se již daří. Současná technika využívající opět polymery dokáže pokrýt takovýto prostor během pěti minut a poté se polymery odstraní ve vakuové troubě, čímž se odstraní bariéra mezi trubičkami a elektrickými spoji.
Na University of Wisconsin-Madison pak byly proti sobě postaveny dva tranzistory, a to 140nm uhlíkový a 90nm P-MOSFET, který má mít srovnatelné rozměry a svodový proud, přičemž uhlíkový vykazoval výrazně lepší vlastnosti. Nicméně dnes už jsou aktuální tranzistory FinFET či Tri-Gate a 14nm technologie.
Jistě jde o nadějnou technologii, ale je jisté, že pro její nasazení by byly zapotřebí mohutné investice i do vývoje takových zařízení, která by byla schopna ve velkém množství produkovat výsledné čipy. Možná že se v tomto ohledu dají věci do pohybu právě díky pamětem NRAM.
Zdroj: Tom's Hardware
