Ни капли кремния: в Китае похвастались, что создали самый быстрый в мире транзистор

Об этом сообщает zmescience.com.

Такой транзистор удалось сделать, используя тонкий лист выращенного в лаборатории висмута. По словам авторов проекта, их транзистор не только превосходит лучшие процессоры Intel и TSMC, но еще и потребляет при этом меньше энергии.

«Если инновации в области микросхем на основе существующих материалов считаются коротким путем, то нашу разработку транзисторов на основе двумерных материалов можно назвать сменой полосы движения», — заявил один из авторов исследования, профессор Пекинского университета Хайлинь Пэн.

Новая архитектура транзисторов

Транзисторы — крошечные переключатели, которые управляют всем, от смартфонов до суперкомпьютеров — раньше сильно зависели от конструкции, известной как Fin Field-Effect Transistor или FinFET. По конфигурации такие транзисторы напоминают крошечные небоскребы, стоящие вертикально на чипах, чтобы обеспечить лучший контроль над потоком тока в наномасштабах.

Но FinFET-транзисторы буквально исчерпывают свое пространство. Поскольку чипы уменьшаются до нескольких нанометров, инженеры сталкиваются с жесткими физическими ограничениями. Ниже 3 нанометров прирост производительности становится сложнее, а энергопотребление растет.

Поэтому китайская команда решила не уменьшать старый дизайн еще больше, а вообще от него отказаться. Новый транзистор использует структуру полевого транзистора gate-all-around (GAAFET). Вместо того, чтобы оборачивать затвор вокруг трех сторон канала транзистора, как это делают FinFET, GAAFET окружает его со всех четырех сторон. Это обеспечивает лучший контроль тока и радикально сокращает напрасные энергопотери.

Революционный заменитель кремния

Вместо традиционного кремния команда Пекинского университета использовала для создания своего транзистора оксиселенид висмута (Bi₂O₂Se) для канала и оксид селенита висмута (Bi₂SeO₅) в качестве материала затвора.

Эти материалы являются частью класса, известного как двумерные полупроводники — атомарно тонкие листы с исключительными электрическими свойствами. Оксиселенид висмута, в частности, предлагает большую скорость. Электроны движутся через него быстрее, даже если они «упакованы» в крошечные пространства.

Материал также имеет более высокую диэлектрическую постоянную, то есть он может удерживать и контролировать электрический заряд более эффективно.

Интерфейс между этими материалами более гладкий, чем у обычных комбинаций оксидных полупроводников, используемых в промышленности сегодня. Это означает меньше дефектов и меньше электрических шумов.

Все это в совокупности дает впечатляющие результаты. По словам китайских специалистов, их транзистор может работать на 40% быстрее, чем самые современные 3-нанометровые кремниевые чипы — и при этом потребляет на 10% меньше энергии.

Команда профессора Пэна говорит, что уже работает над масштабированием производства. Правда, как отмечает издание, превращение лабораторных прорывов в коммерческие чипы обычно требует много времени – на это могут уйти несколько лет и даже десятилетий. Тем не менее, в случае успеха этот проект может дать Китаю новую технологическую основу и задать новый импульс гонке полупроводников.

Также стало известно, что инженер Кен Ширрифф с помощью микроскопа отследил первопричину первого крупного сбоя Intel, который произошел 30 лет назад. Как оказалось, "ошибку FDIV" вызвали транзисторы в оригинальном чипе Intel Pentium.