Процесорна індустрія в тупику: кремнієві чипи досягли ліміту, а потенційні технології, про які ЗМІ гучно повідомляли, так і залишилися лабораторними дослідами. Це робить цікавим новину щодо безкремнієвих транзисторів, створених у Китаї. Розробники заявляють, що це є сама швидка та ефективна технологія з коли-небудь існуючих.
Транзистор від дослідників з Пекінського університету створений без використання традиційного сьогодні кремнію. Він працює на основі двовимірного матеріалу – оксиселеніда вісмуту.
Інновація базується на архітектурі gate-all-around (GAAFET), в якій затвор транзистора повністю оточує провідниковий канал. Це новітня архітектура, яку представили лише кілька років назад. Сьогодні комерційні процесори випускаються переважно на транзисторах конструкції FinFET, в якій є лише часткове покриття. Конструкція GAAFET збільшує площу контакту між затвором і каналом, підвищуючи продуктивність за рахунок зменшення витоку енергії і дозволяючи краще контролювати струм.
У статті, опублікованій в Nature Materials, передбачається, що новий 2D GAAFET від китайських розробників може суперничати або навіть перевершувати кремнієві транзистори як по швидкості, так і по енергоефективності.
Дослідники стверджують, що їх 2D-транзистор досягає швидкості на 40% вище, ніж новітні 3-нм чипи Intel, при цьому споживаючи на 10% менше енергії, що дозволяє йому випереджати поточні процесори від TSMC і Samsung.
Команда вже сконструювала невеликі логічні блоки, використовуючи новий дизайн.
“Це найшвидший і найефективніший транзистор з коли-небудь існуючих”, – заявили в Пекінському університеті. Ці твердження підтверджуються тестами, проведеними в умовах, ідентичних тим, які використовуються для провідних комерційних чипів.
“Якщо інновації в області мікросхем на основі існуючих матеріалів вважаються найкоротшим шляхом, то наша розробка 2D-транзисторів на основі матеріалів кшталт ‘зміни напряму руху’, – сказав професор Пен Хайлинь, провідний науковий співробітник проекту.
Команда розробила два нових матеріали на основі вісмуту: BIOOSSE в якості напівпровідника і bi? SeO_WBR_? в якості діелектрика затвора.
Ці матеріали відрізняються низькою енергією кордону розділу, зменшуючи дефекти і розсіювання електронів. “Це дозволяє електронам текти майже без опору, як воді по гладкій трубі”, – пояснив Пен.
Результати продуктивності підтверджуються розрахунками з теорії функціоналу густини (DFT) та підтверджуються фізичними випробуваннями з використанням високоточної виробничої платформи PKU.
Дослідники стверджують, що транзистори можуть бути виготовлені з використанням існуючої напівпровідникової інфраструктури, що спростить майбутню інтеграцію в комерційні продукти.
