Процессорная индустрия в тупике: кремниевые чипы достигли лимита, а потенциальные технологии, о которых СМИ громко сообщали, так и остались лабораторными опытами. Это делает интересными новости о бескремниевых транзисторах, созданных в Китае. Разработчики заявляют, что это самая быстрая и эффективная технология из когда-либо существующих.
Транзистор от исследователей из Пекинского университета создан без использования традиционного сегодня кремния. Он работает на основе двумерного материала — оксиселенида висмута.
Инновация основана на архитектуре gate-all-around (GAAFET), в которой затвор транзистора полностью окружает проводниковый канал. Это новейшая архитектура, представленная всего несколько лет назад. Сегодня коммерческие процессоры выпускаются преимущественно на транзисторах конструкции FinFET, в которой имеется лишь частичное покрытие. Конструкция GAAFET увеличивает площадь контакта между затвором и каналом, повышая производительность за счет уменьшения утечки энергии и позволяя лучше контролировать ток.
В статье, опубликованной в Nature Materials, предполагается, что новый 2D GAAFET от китайских разработчиков может соперничать или даже превосходить кремниевые транзисторы как по скорости, так и по энергоэффективности.
Исследователи утверждают, что их 2D-транзистор достигает скорости на 40% выше, чем новейшие 3-нм чипы Intel, при этом потребляя на 10% меньше энергии, что позволяет ему опережать текущие процессоры от TSMC и Samsung.
Команда уже сконструировала небольшие логические блоки, используя новый дизайн.
«Это самый быстрый и эффективный транзистор из когда — либо существующих», — заявили в Пекинском университете. Эти утверждения подтверждаются тестами, проведенными в условиях, идентичных тем, которые используются для ведущих коммерческих чипов.
«Если инновации в области микросхем на основе существующих материалов считаются кратчайшим путем, то наша разработка 2D-транзисторов на основе материалов вроде ‘изменения направления движения’, — сказал профессор Пэн Хайлинь, ведущий научный сотрудник проекта.
Команда разработала два новых материала на основе висмута: BIOOSSE в качестве полупроводника и bi? SeO_WBR_? в качестве диэлектрика затвора.
Эти материалы отличаются низкой энергией границы раздела, уменьшая дефекты и рассеяние электронов. «Это позволяет электронам течь почти без сопротивления, как воде по гладкой трубе», — пояснил Пен.
Результаты производительности подтверждаются расчетами из теории функционала плотности (DFT) и подтверждаются физическими испытаниями с использованием высокоточной производственной платформы PKU.
Исследователи говорят, что транзисторы могут быть изготовлены с использованием существующей полупроводниковой инфраструктуры, что упростит будущую интеграцию в коммерческие продукты.
