Углеродные транзисторы взяли новый барьер производительности
Исследователям из IBM удалось использовать углеродные нанотрубки для значительного повышения производительности транзисторов. В IBM надеются, что в ближайшем будущем крохотные транзисторы из углеродных нанотрубок будут основой любой электроники, потеснив своих полупроводниковых собратьев.
В период конца 20-го века, производительность транзисторов постоянно повышалась. Принцип был простой: транзисторы делались меньших размеров и для той же плотности энергии они требовали меньшего напряжения, при возрастающей, при этом, производительности. Однако транзисторы достигли предела уменьшения размеров уже 10 лет назад, и сейчас их производительность практически не растет. Сегодня повысить производительность процессоров можно лишь другими, экстенсивными методами: за счет увеличения количества ядер и повышения напряжения, что печальным образом сказывается на энергопотреблении и надежности..
Ученые из IBM уверены, что преодолеть этот технологический барьер можно благодаря новой технологии, основой которой служат углеродные нанотрубки. Практически все современные транзисторы изготовлены по одной технологии: металл-оксид-полупроводник, полевые транзисторы с изолированным затвором (МОП или MOSFET). Отличия заключаются в выборе полупроводника и технологий изготовления. Последние годы ученые стремятся найти замену МОП-транзисторам в виде аналогов на основе углеродных нанотрубок (CNTFET).
Разработки транзисторов CNTFET от IBM, демонстрируют более высокую производительность при более низком напряжении, при этом их размеры не превышают 10 нанометров в длину. Ни арсенид-галлиевые, ни кремниевые транзисторы не могут похвастаться таким быстродействием и такими габаритами.
В транзисторах CNTFET полупроводники настолько тонкие (порядка 1 нанометра), что их можно интегрировать в самые миниатюрные устройства без потери электропроводности. Возможность работы при низких напряжениях CNTFET-транзисторов, а значит пониженное энергопотребление, позволит раскрыть потенциал сложных вычислений любым мобильным устройствам. Но пока IBM не достигла этапа массового производства CNTFET-транзисторов. Нерешенными являются технологические проблемы: создание масштабируемых ворот, выравнивающих исток, а также интеграция в интегральные микросхемы, для чего требуется массовое производство специализированных полупроводников p-типа и n-типа. Остается надеяться, что этап перехода от науки к производству не затянется надолго.