Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый тип трёхмерных транзисторов, способных работать при значительно более низком электрическом напряжении, чем традиционные кремниевые решения. Технология основана на использовании ультратонких полупроводниковых материалов и, возможно, в будущем станет основой для производства более мощной и экономичной электроники — от смартфонов до автомобилей.
Кремниевые транзисторы, используемые для усиления и переключения сигналов, являются критически важным компонентом большинства электронных устройств, используемых как в быту, так и на производстве. Однако развитие технологии кремниевых полупроводников сдерживается законами физики, которые не позволяют транзисторам работать ниже определённого напряжения, поясняют учёные.
Это ограничение, известное как «тирания Больцмана», затрудняет повышение энергоэффективности компьютеров и других электронных устройств, особенно в условиях стремительного развития технологий искусственного интеллекта, где требуются большие вычисления.
В стремлении преодолеть этот фундаментальный предел кремния исследователи из Массачусетского технологического института разработали новый тип трёхмерных транзисторов, используя уникальный набор ультратонких полупроводниковых материалов. Эти устройства, оснащённые вертикальными нанопроводами шириной всего несколько нанометров, могут обеспечивать производительность, сопоставимую с современными кремниевыми транзисторами, но при этом эффективно работать на гораздо более низких уровнях напряжения.
Технология использует свойства квантовой механики, а чрезвычайно малый размер транзисторов позволит размещать их на компьютерном чипе в большем количестве, что, в свою очередь, приведёт к созданию быстрой, мощной и энергоэффективной электроники. «Эта технология потенциально способна заменить кремний, поэтому её можно использовать для всех функций, которыми обладает кремний в настоящее время, но с гораздо большей энергоэффективностью», — отмечает Яньцзе Шао (Yanjie Shao), исследователь из MIT и основной автор статьи.
По словам другого автора этой работы, профессора Хесуса дель Аламо (Jesús del Alamo), с помощью традиционной физики невозможно продвинуться дальше определённого уровня, но работа Яньцзе Шао показывает, что вполне возможно достичь большего, однако для этого нужно использовать иную физику. «Конечно, остаётся ещё много вызовов, которые предстоит преодолеть, чтобы сделать этот подход коммерчески жизнеспособным в будущем, но концептуально это действительно прорыв», — добавил он.