Notre Dame- ja Pennsylvania Osariigi Ülikool tegid koostöös edusamme tunnelväljatransistoride TFET (Tunneling Field Effect Transistor) tehnoloogias. Tegemist on pooljuhtseadmetega, mis rakendavad kvantmaailmas tuntud elektronide tunneleerumise fenomeni.
FET transistor, allikas Wikipedia
Transistorid on elektroonikaseadmete aluskivid. Viimase neljakümne aasta jooksul toimunud arvutusvõimsuse kasv tugineb suuresti pooljuhtlülituste üha kahanevatele mõõtmetele, mis võimaldab protsessoritel ajaühikus sooritada aina rohkem protsesse. Praeguse tehnoloogia juures ähvardab aga väiksusele piir vastu tulla.
Paljud pooljuhttehnoloogiate eksperdid arvavad, et tööstus läheneb kiirelt transistoride minimaliseerimise piirimaile. Suureks probleemiks on miljardite lähestikku pakitud transistoride võimsuskaod soojuslike dissipatsioonide tõttu.
Notre Dame ja Penni osariigi ülikoolides tehtud avastused näitavad aga, et elektronide tunneleerumist kasutavad TFET seadmed on suutelised teetõkke ületama. TFET jõudlus on sama, mis kasutuselolevatel transistoridel, ent oluliselt väiksema energiakulu juures.
„Tavapärane transistor töötab paljuski nagu jõesängi seatud tamm, millel on muudetava kõrgusega pais,“ ütleb Notre Dame elektritehnika professor Alan Seabaugh. „Vee voolu hulk sõltub paisu kõrgusest. Tunneltransistoridel on uut tüüpi pais, millest saab vool lihtsalt läbi minna ilma, et peaks tõkkeid ületama. Transistori paisu ‘paksust’ saame elektriliselt muuta, tekitades efektiivselt voolulüliti.“
„Tunneltransistoridel on pikk kommertsajalugu,“ lisab Seabaugh. „Ilmselt on meist iga üks hoidnud käes USB mälupulka, milles on mijlardeid selliseid lüliteid. Kvantmehaanikast tuntud tunnelleerumine on andmetalletuses juba kasutusel.“
TFET-idel pole veel kasutuselolevate transistoridega võrreldavat energiaefektiivsust, ent selle aasta märtsis avaldatud artiklis selgitatakse, et edusammud TFET-ide töövoolu reguleerimisel on paljulubavad. Edasisi arenguid loodetakse veel selle aasta jooksul.
„Arengud põhinevad õigete pooljuhtmaterjalide kombineerimisel,“ lisab Penni Osariigi Ülikooli elektritehnika professor Suman Datta. „Edu korral on seadme mõju märkimisväärne, sest võimaldab toota väga madala võimsustarbega integraallülitusi. Need omakorda soodustavad isetoiteliste skeemide arengut. Näiteks võib saada võimalikuks aktiivne organismi monitooring, uue põlvkonna implataatseadmed ning passiiv-aktiivsed luureseadmed.“
Tunneltransistoride kasutuselevõtt ei tähendaks olemasoleva tootmispargi vahetamist. Lisaks jääks samaks enamus integraallülituste skeemidest. Tegemist on odava ja samas efektiivse lahendusega.
„Tugev ülikoolide poolne tähelepanu on TFET tehnoloogiat kiiresse arengusse lükkamas,“ ütleb Jeff Welser, NRI (Nanoelectronics Research Initiative) direktor. „Tööstus saab aru, et tehnoloogia innovatsioonis on valitsuste ning ülikoolide koostöö väga olulisel kohal,“ lisab ta.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply