цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Может ли арсенид индия-галлия вытеснить кремний в гонке за миниатюризацию транзисторов?


Может ли арсенид индия-галлия вытеснить кремний в гонке за миниатюризацию транзисторов?

Автор: Mike(admin) от 20-12-2020, 05:05

Кремний долгое время был основным полупроводником для транзисторов и компьютерных микросхем. Но это господство не может длиться вечно. Это особенно верно, поскольку инженеры стараются вложить больше мощности в меньшие и более плотно упакованные транзисторы.


Может ли арсенид индия-галлия вытеснить кремний в гонке за миниатюризацию транзисторов?

Теперь исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что сплав, известный как арсенид индия-галлия (InGaAs), может быть ключом к открытию более мелких и более эффективных транзисторов. Ранее исследователи полагали, что характеристики транзисторов InGaAs ухудшаются в небольших масштабах, необходимых для приложений микросхем, но новое исследование MIT показывает, что это ухудшение не является неотъемлемым свойством самого материала.


Новое исследование Массачусетского технологического института основано на продолжающихся исследованиях транзисторов InGaAs. Еще в 2012 году команда из лаборатории Microsystems Technology Laboratories Массачусетского технологического института объявила, что они открыли самый маленький на сегодняшний день транзистор InGaAs. 22-нанометровый MOSFET был нацелен на замену кремния в вычислительных устройствах, поскольку InGaAs может проводить большие токи в меньших масштабах. Это объявление было сделано всего через несколько дней после того, как исследователи из Университета Пердью разработали транзистор в форме рождественской елки, состоящий из трех крошечных нанопроволок InGaAs.


Может ли арсенид индия-галлия вытеснить кремний в гонке за миниатюризацию транзисторов?

Сложенный в вертикальную структуру (что было новой архитектурой в то время), транзистор InGaAs также считался более компактным и энергоэффективным, чем его кремниевый аналог.


InGaAs (иногда называемый «арсенид галлия-индия, GaInAs») представляет собой соединение III-V с промежуточными свойствами между GaAs и InAs. Хотя он чаще всего используется в качестве высокоскоростного высокочувствительного фотодетектора для оптоволоконной связи, он также является полупроводником при комнатной температуре, что делает его пригодным для приложений в электронике.


Электроны могут беспрепятственно проходить через InGaAs даже при низком напряжении. Это означает, что InGaAs может повысить энергоэффективность устройства. А поскольку транзисторы, сделанные из этого материала, могут быстро обрабатывать сигналы, теоретически это позволит значительно ускорить вычисления. Однако тот факт, что транзисторы InGaAs, похоже, изнашиваются в малых масштабах – масштабах, необходимых для более быстрых и плотных микросхем – бросает вызов.


В этом исследовании, однако, исследовательская группа Массачусетского технологического института обнаружила, что проблемы с характеристиками материала в малых масштабах частично связаны с улавливанием оксидов, а не с самим материалом, как считалось ранее. Этот захват оксида заставляет электроны «застревать» при прохождении через транзистор, что снижает эффективность.


«Транзистор должен работать как переключатель. Вы хотите иметь возможность включать напряжение и иметь большой ток» - сказал Сяовей Цай, ведущий автор исследования. Когда электроны захватываются и подается напряжение, ток в канале очень ограничен, а это означает, что коммутационная способность намного ниже, чем при захвате оксидов.


Может ли арсенид индия-галлия вытеснить кремний в гонке за миниатюризацию транзисторов?

Действительно, улавливание оксидов было идентифицировано как причина потери производительности, когда исследователи из Массачусетского технологического института изучили частотную зависимость транзистора: скорость, с которой электрические импульсы проходят через него. На более низких частотах производительность наноразмерных транзисторов InGaAs, по-видимому, ухудшалась. Напротив, на высоких частотах 1 ГГц и выше улавливание оксидов больше не было проблемой.




© digitrode.ru


Теги: транзистор




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий