Создан транзистор, меняющий конфигурацию «на лету»

Как отмечает CNews  со ссылкой на Tom’s Hardware, потенциал у технологии по истине огромный. К примеру, микросхема, построенная с ее применением может нести до 85% меньше транзисторов, при этом выполняя все те же функции, что созданная с использованием классического подхода. Это позволяет уменьшить итоговый размер микросхемы, снизить энергопотребление и тепловыделение, что, в свою очередь, дает обширные возможности в области повышения ее производительности.

Как работает полевой транзистор

Транзисторы в целом и полевые в частности (Field Effect Transistors, FET) лежат в основе любой современной полупроводниковой микросхемы. Такой транзистор имеет три контакта: сток (drain), затвор (gate) и исток (source). Исток и сток образуют токопроводящий канал. На исток подается высокое напряжение, на затвор – низкое (управляющее). В зависимости от уровня напряжения на затворе электрический ток либо проходит от истока к стоку (затвор открыт), либо нет (затвор закрыт).

Таким образом, транзистор можно использоваться в качестве «ключа» или, к примеру, элементарной двоичной ячейки памяти. При помощи соединения групп транзисторов и других электронных компонентов между собой можно получить логические элементы, выполняющие простейшие операции двоичной логики.

Специалисты из Австрии предложили соединить два электрода (сток и исток) между собой при помощи тончайшей германиевой нити, а над ней расположить алюминиевый электрод затвора, подобно тому, как это сделано в традиционном полевом транзисторе. Кроме того, ученые добавили управляющий электрод, который расположили на границе раздела между германиевым и металлическим слоями. Именно управляющий электрод позволяет «программировать» транзистор.

Адаптивность нового германиевого транзистора обусловлена электрическими свойствами данного материала. Как объясняет Масиар Систани (Masiar Sistani), один участников исследовательской группы, при подаче напряжения на германиевую структуру сила тока возрастает, пока не достигнет определенного порога. После перехода этого порога ток вновь начинает уменьшается. Этот эффект носит название отрицательного дифференциального сопротивления (negative differential resistance).

Дополнительный управляющий электрод позволяет регулировать этот порог, то есть устанавливать уровень напряжения, при котором происходит открытие/закрытие транзистора. Таким образом, транзистор такой конструкции может находиться в более чем двух фиксированных состояниях «включено» и «выключено».

«Арифметические операции, для которых ранее требовалось 160 транзисторов, теперь возможны с 24 транзисторами. Таким образом, скорость и энергоэффективность схем также могут быть значительно увеличены», – поясняет профессор Вальтер Вебер (Walter Weber), возглавляющий исследовательскую группу.

По словам Масиара Систани, разработка его команды не претендует на замену «хорошо себя зарекомендовавшей технологии транзисторов на основе кремния». Ученый предполагает, что в будущем на базе германиевых транзисторов будут строить блоки-дополнения для классических интегральных схем, которые решают более специфические задачи. Так, исследователи предполагают, что их технология найдет применение в сфере искусственного интеллекта.

Как отмечает издание SciTechDaily, быстрое промышленное внедрение новой технологии представляется реалистичным. Задействованные учеными материалы и так применяются при производстве полупроводниковых изделий, проработка принципиально новых производственных процессов также не потребуется.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!