|
3DNews Технологии и рынок IT. Новости на острие науки Китайцы создали самый маленький транзист… 12.03.2022 [23:33], Геннадий Детинич Группа китайских учёных придумала необычный дизайн транзистора. Благодаря уникальной конструкции они изготовили самый маленький в мире транзистор с длиной затвора всего 0,34 нм. Дальнейшее уменьшение длины затвора с использованием традиционных техпроцессов в принципе невозможно, ведь речь идёт о длине затвора, равной ширине одного атома углерода. Источник изображения: John Timme / arstechnica.com О своём изобретении учёные рассказали в свежей статье в журнале Nature. В открытом доступе статьи пока нет. Отметим также, что разработка носит экспериментальный характер и не может похвастаться интересными характеристиками. Новый транзистор учёные назвали вертикальным транзистором с боковой стенкой. Идею вертикального расположения транзисторного канала, кстати, недавно реализовали также компании Samsung и IBM, о чём мы в своё время рассказывали. Но китайские разработчики смогли удивить. Затвор в новом транзисторе представляет собой срез одного атомарного слоя графена, а его толщина, как известно, равна толщине одного атома углерода или примерно 0,34 нм. И самое удивительное, что для изготовления затвора такой длины не нужны никакие современные литографические сканеры. Все необходимые тончайшие компоненты создаются с помощью процессов осаждения в вакууме. Как это происходит? Берётся обычная кремниевая подложка. Она играет роль основания. В электрических процессах кремний никак не участвует, хотя, теоретически, может защищать от токов утечек. После укладки алюминия производится обычное травление, в ходе которого обнажается край графена, включая срез алюминиевой накладки. Тем самым формируется затвор из графена длиной 0,34 нм с точно выверенной топологией. Чуть выше него обнажается срез алюминия, который уже может образовать электрическую связь с затвором, но не прямую. На этом этапе на обе ступеньки и на боковую стенку наносится тончайший слой оксида гафния — изолятора, который исключает электрическую связь затвора с остальной структурой транзистора и, в частности, с каналом транзистора. Поверх диэлектрика из оксида гафния наносится тончайший близкий к атомарной толщине слой дисульфида молибдена (MoS2). Дисульфид молибдена — полупроводник, он играет роль канала транзистора, которым управляет затвор в виде среза графена. Получается структура толщиной около двух атомов, с затвором длиной в один атом. Сток и исток у транзистора — это металлические контакты, нанесённые на дисульфид молибдена. Изящное решение проблемы закона Мура и, судя по всему, на этом его действие будет завершено, если говорить о традиционных техпроцессах. Источник: Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER. Материалы по теме Постоянный URL: https://3dnews.ru/1061851/predel-dostignut-kitayskie-uchyonie-iz-dostupnih-materialov-izgotovili-tranzistor-s-zatvorom-dlinoy-034-nm Рубрики: Новости Hardware, нанотехнологии, на острие науки, Теги: транзисторы, графен, китайские ученые ← В прошлое В будущее → |
На кремниевом слое из сплава титана и палладия изготовлены две ступеньки. На верхнюю ступеньку укладывается лист графена. Точность при этом не нужна. Она будет достигаться позже обычным травлением. На лист графена укладывается слой предварительно окисленного на воздухе алюминия. Окисел служит изолятором для структуры. Поэтому алюминий в электрической цепи транзистора не участвует, хотя полной ясности в назначении алюминиевой прослойки нет.
Создан самый маленький транзистор
4574
Добавить в закладки
Физики из университета Беркли в США создали первый в мире транзистор с затвором около одного нанометра. Это на порядок меньше, чем у самых миниатюрных транзисторов, использующихся сегодня. Статья ученых опубликована в журнале Science, кратко о разработке рассказывает сайт университета.
Материалами для транзистора послужили сульфид молибдена и углеродные нанотрубки, именно эта комбинация позволила радикально уменьшить размеры затвора — именно этот элемент устройства управляет его проводимостью. Конструкция предполагает три слоя: подложка из кремния, пластинки из диоксида циркония с проходящей через них углеродной нанотрубкой и тонкая пленка дисульфида молибдена.
Благодаря более высокому, чем у кремния, сопротивлению дисульфида
молибдена, затвор даже из одной углеродной нанотрубки создает
сильное электрическое поле, чтобы не дать электронам «прыгать» с
одного конца транзистора на другой при помощи квантового
туннелирования.
«Мы создали самые миниатюрные транзисторы на сегодняшний день. Устройство с нанометровым затвором доказывает, что правильный выбор материалов позволяет и дальше уменьшать размеры электроники», — сказал один из участников исследовательской команды Али Джави (Ali Javey).
Использовать такие транзисторы для электроники прямо сейчас нельзя, поскольку нет технологии их печати и встраивания в чипы, но это задача будущего.
сульфид молибдена транзисторы углеродные нанотрубки
Информация предоставлена Информационным агентством “Научная Россия”. Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
Ученые ЛЭТИ разработали томограф для проведения высокоточной оценки качества семян различных растений
12:00 / Биология, Новые технологии
Рукотворный символ праздника
10:30 / История, Наука и общество, Экология
Академику Юрию Балеге 70 лет!
10:00 / Астрофизика, Наука и общество
Российские и бразильские ученые исследовали крупнейший источник попадания микропластика в Мировой океан
14:00 / Экология
Как менялись традиции празднования Нового года? Лекция кандидата исторических наук Марьяны Архиповой
13:00 / История, Наука и общество, Этнография
«Хранители культурного наследия»: новый проект о том, как российские ученые берегут нашу культуру
12:00 / История, Наука и общество
Откуда появился образ Снегурочки?
10:30 / Досуг
Ученые разработали биоразлагаемые нетканые материалы для ускоренного заживления ран
14:00 / Медицина, Химия
Самая рождественская сказка.
Эрнст Теодор Амадей Гофман, «Щелкунчик»
13:00 / Досуг, Персона, Чтение
Похолодание на 10 тысяч лет «изгнало» неандертальцев с Северо-Западного Кавказа
12:00 / Археология, Климат
Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. “Очевиднное – невероятное” эфир 10.05.2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии. “Очевидное – невероятное” эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
История новогодних праздников
01.08.2014
Смотреть все
Эти транзисторные затворы имеют толщину всего в один атом углерода
В течение десятилетий кремниевые транзисторы становятся все меньше и меньше, но они быстро приближаются к точке, после которой они больше не могут уменьшать длину своих затворов — то есть, как далеко должен проходить ток в этих устройствах. Теперь, используя атомарно тонкие материалы, ученые в Китае создали транзистор с рекордной длиной затвора всего примерно в одну треть нанометра в ширину и толщиной всего в один слой атомов углерода.
– если вообще – транзисторы могут получить.
Во всех транзисторах ток течет от истока к стоку, и этот поток контролируется затвором, который включается и выключается в ответ на приложенное напряжение. Длина затвора является ключевым маркером размера транзистора.
С тех пор, как в 1950-х годах была построена первая интегральная схема, кремниевые транзисторы уменьшились в размерах в соответствии с законом Мура, что помогло разместить больше таких устройств на микрочипах, чтобы повысить их вычислительную мощность. Однако сейчас транзисторы приближаются к своим теоретическим пределам, когда речь идет о размерах их затворов. Ниже примерно 5 нанометров кремний больше не может контролировать поток электронов от источников к стокам из-за квантово-механического эффекта, известного как туннелирование.
«Это может быть последний узел для закона Мура».
— Tian-Ling Ren, Университет Цинхуа
Недавно ученые начали исследовать двумерные материалы для электроники следующего поколения, включая графен, который состоит из одиночных слоев атомов углерода, и дисульфид молибдена, который сделан из листа молибдена.
атомы, зажатые между двумя слоями атомов серы. Например, в 2016 году ученые создали транзистор с затворами длиной всего 1 нм с использованием углеродных нанотрубок и дисульфида молибдена.
Теперь ученые в Китае создали транзистор с использованием графена и дисульфида молибдена с длиной затвора всего 0,34 нм, используя вертикальный аспект устройства. «Мы создали транзистор с самой маленькой в мире длиной затвора», — говорит старший автор исследования Тянь-Линг Рен, инженер-электрик из Университета Цинхуа в Пекине.
Чтобы представить себе новое устройство, представьте две ступеньки на лестничной клетке. Поверх верхней ступени находится исток, а поверх нижней ступени — сток, обе из которых сделаны из контактов из металла титан-палладий. Поверхность лестничной клетки, выполняющая роль электрического канала, соединяющего исток со стоком, выполнена из однослойного дисульфида молибдена. Под этой поверхностью находится тонкий слой электроизолирующего диоксида гафния.
Внутри верхней ступеньки находится бутерброд из нескольких слоев.
Нижний слой представляет собой лист графена, который состоит из одного слоя атомов углерода. Поверх него находится блок алюминия, покрытый оксидом алюминия, который удерживает графен и дисульфид молибдена в значительной степени разделенными, за исключением тонкого зазора на вертикальной стороне верхней ступени. И верхняя, и нижняя ступеньки расположены на слое диоксида кремния на 5-сантиметровой кремниевой пластине.
«Этот рекорд будет трудно побить еще некоторое время».
— Хуамин Ли, Государственный университет Нью-Йорка в Буффало
Когда затвор установлен во включенное состояние — так что электричество может по существу течь по ступеням от источника мимо графена к стоку — затвор фактически имеет ширину всего 0,34 нанометра. , той же ширины, что и графеновый слой.
«В будущем людям будет практически невозможно сделать длину затвора меньше 0,34 нм», — отмечает Рен. «Это может быть последний узел для закона Мура».
В 2021 году другая группа сообщила о вертикальном транзисторе, изготовленном с использованием дисульфида молибдена, с длиной затвора 0,65 нм во включенном состоянии.
Эта новая работа расширяет предел масштабирования для гейтов до «всего лишь толщины одного слоя атомов углерода», — говорит Хуамин Ли, ученый-наноэлектронщик из Государственного университета Нью-Йорка в Буффало, который не принимал участия в этом исследовании. «Этот рекорд будет трудно побить в течение некоторого времени».
В транзисторах состояния затвора в открытом и закрытом состояниях обычно различаются по продолжительности при приложении электрических полей, но этот эффект обычно незначителен в больших масштабах. В этом новом устройстве, когда на затвор подается напряжение, чтобы перевести его в выключенное состояние, длина затвора фактически составляет 4,54 нанометра, что может оказаться преимуществом.
«Более длинный канал с более высоким сопротивлением в закрытом состоянии помог бы предотвратить ток утечки, — говорит Ли. «Напротив, более короткая длина канала с более низким сопротивлением во включенном состоянии повысит плотность тока во включенном состоянии».
В будущем исследователи планируют создать более крупные схемы с помощью своих новых транзисторов.
«Следующая цель — сделать 1-битный ЦП, — говорит Рен. Он отмечает, что вероятной проблемой является изготовление более качественного дисульфида молибдена с большей площадью, а также высокая стоимость материала в настоящее время.
В целом, «эта прототипная работа представляет собой новую попытку исследовать вертикальную архитектуру транзисторов в соответствии с развитием технологии FinFET», — говорит Ли. «Надеюсь, это вдохновит на новые творческие идеи, чтобы полностью изучить потенциал 2D-материалов и расширить закон Мура для высокопроизводительной энергоэффективной наноэлектроники».
Ученые подробно описали свои открытия в выпуске журнала Nature от 10 марта .
Новые 2-нанометровые чипы IBM имеют транзисторы размером меньше нити ДНК
Компьютеры
Посмотреть 3 изображения
Посмотреть галерею – 3 изображения
Новая 2-нанометровая (нм) технология позволяет компании втиснуть ошеломляющие 50 миллиардов транзисторов в чип размером с ноготь. Текущим отраслевым стандартом являются чипы с 7-нм транзисторами, а некоторые потребительские устройства высокого класса, такие как процессоры Apple M1, начинают переходить на 5-нм. А экспериментальные чипы уменьшились до 2,5 нм.
Новые чипы IBM превосходят их всех, а ширина транзисторов теперь составляет всего 2 нм — для справки, это уже, чем нить ДНК человека. Это, конечно, означает, что крошечные транзисторы могут быть втиснуты в чип гораздо плотнее, чем когда-либо прежде, что повысит вычислительную мощность устройства и энергоэффективность в процессе. Компания утверждает, что по сравнению с текущими 7-нм чипами новые 2-нм чипы могут обеспечить повышение производительности на 45% или снижение энергопотребления на 75%.
С практической точки зрения IBM заявляет, что технология может повысить производительность всего, от бытовой электроники до распознавания объектов ИИ и времени реакции автономных транспортных средств.
Или его энергосбережение может уменьшить значительный углеродный след центров обработки данных или сделать аккумуляторы для смартфонов способными работать четыре дня без подзарядки.
IBM
Транзисторы часто используются для определения технического прогресса — закон Мура гласит, что количество транзисторов на кристалле удваивается каждые два года или около того. Хотя это более или менее верно с тех пор, как было предложено в 1960-х годах, в последние годы этот показатель несколько замедлился.
Прошло почти четыре года с тех пор, как IBM представила свои 5-нанометровые чипы с 30 миллиардами транзисторов — если следовать закону Мура с точностью до буквы T, мы опоздаем на два года, а у нас не будет 10 миллиардов транзисторов. На самом деле IBM только сейчас удваивает число транзисторов в своих первых 7-нм чипах, представленных в 2015 году9.0003 Изображение отдельных транзисторов нового чипа IBM, сделанное с помощью сканирующего электронного микроскопа, каждый из которых имеет ширину 2 нанометра — уже, чем нить ДНК человека
IBM
Впрочем, умалять новинку не стоит — 2 нм — это настоящий инженерный подвиг.