Projekt tranzystorów nowej generacji, CasFET, układy CasFET

Projekt tranzystorów nowej generacji. Oto CasFET prosto z uniwersytetu

Naukowcy, wykorzystując techniki charakterystyczne dla fizyki kwantowej, opracowali właśnie CasFET. Jest to projekt tranzystorów nowej generacji, który może pomóc w wydłużeniu żywotności półprzewodnikowych układów krzemowych. Umożliwia bowiem wykonanie kolejnego krok ku dalszej miniaturyzacji tranzystorów, pozwalając projektować jeszcze bardziej upakowane i bardziej energooszczędne układy.

CasFET to projekt tranzystorów nowej generacji

Za projekt tranzystorów CasFET, co stanowi skrót od Cascade Field Effect Transistor (z ang. Kaskadowy Tranzystor Polowy) odpowiadają naukowcy z Purdue University. Osiągnęli oni właśnie kamień milowy w swojej pracy, mającej na celu przedłużyć żywotność półprzewodnikowych układów krzemowych, od których zresztą coraz bardziej się uzależniamy. W samą porę, bo CasFET wyszło naprzeciw coraz większym trudnościom w miniaturyzacji tranzystorów, co w ostatnich latach przynosi coraz większe problemy techniczne i potęguje koszty. Tak też twierdzą sami badacze i jest to celna uwaga, co potwierdzają m.in. trudności Intela z przejściem na własny 10- i 7-nanometrowy proces.

Czytaj też: Laserowa łączność internetowa. Project Taara połączył dwa miasta oddzielone rzeką

One [tranzystory] potrzebują wystarczająco wysokiego prądu włączenia i wystarczająco niskiego prądu wyłączenia, z wystarczająco małą różnicą, aby przełączać się między obydwoma stanami. Wyzwania te znacznie spowolniły zmniejszanie skali tranzystorów w ciągu ostatnich ośmiu lat, przez co coraz trudniej jest wprowadzać mocniejsze generacje procesorów

– tłumaczy jeden z badaczy, Tillman Kubis.

Jednak na pierwsze układy opracowane z wykorzystaniem projektu CasFET poczekamy kilka dobrych lat. Obecnie bowiem zespół pracuje dopiero nad pierwszymi prototypami i nadal znajduje się na etapie projektowania ogólnej struktury i materiałów. Próbuje tym samym znaleźć właściwą równowagę między kosztami, dostępnością materiałów, łatwością przejścia od typowej produkcji tranzystorów i wydajnością. Wniosek o opatentowanie technologii został jednak już złożony, więc badacze ewidentnie w swoją pracę wierzą.

Czytaj też: Syntetyczne paliwa z promieni słonecznych, czyli co ma Słońce do ekologicznej benzyny i diesla?

Ponoć GAAFET nie wystarczy na długo. Rozwiązaniem może być CasFET

Warto tutaj wspomnieć o tym, co wykorzystuje Samsung w ramach projektu tranzystorów typu GAAFET (Gate All Around Field Effect Transistor), który posłuży do produkcji 3-nanometrowych układów na masową skalę jeszcze w tym roku. Jako następca projektu FinFET, GAAFET przeprojektowuje tranzystory tak, aby te zawierały cztery bramki ze wszystkich czterech stron kanału. Zapewnia to lepszą izolację tranzystorów między sobą, ogranicza upływy napięcia i pozwala na zastosowanie niższych napięć dla tego samego efektu przełączania.

Reklama

To z kolei pozwala na ciaśniejsze rozmieszczenie większej liczby tranzystorów, zwiększając ich ogólną gęstość, dzięki zmniejszeniu o 35% tranzystora w porównaniu do 5 nm procesu FinFET. Problem w tym, że wedle szacunków, projekt GAAFET nie będzie towarzyszył nam przez wiele lat. Jego możliwości wyczerpią się ponoć bardzo szybko, dlatego dobrze jest słyszeć o tym, że projektuje się już jego potencjalnych następców.

Czytaj też: Sztuczna inteligencja pomoże przy tworzeniu nowych materiałów. Są pierwsze sukcesy

Projekt CasFET będzie zresztą wyjątkowy, bo wykorzysta struktury supersieci ułożonych prostopadle do tranzystorów. To z kolei umożliwi przełączanie stanów kaskadowo, prowadząc do lepszej kontroli napięcia. Sam mechanizm jest zresztą związany z kwantowymi laserami kaskadowymi.