3D-транзистор решит проблему кремниевых компьютеров

Новый тип транзистора, разработанный в Университете Пердью и Гарвардском университете, обещает в течение десятилетия решить проблему дальнейшей миниатюризации электроники.

Исследователи создали транзистор из трех крошечных нанопроводов, сделанных не из кремния, как обычные транзисторы, а из индий-галлий-арсенида. Три нанопровода создают коническую фигуру, напоминающую елку, и этого «новогоднего подарка» производители электроники ждут уже давно.

Новейшее поколение кремниевых чипов, появившееся в этом году, содержит транзисторы с вертикальной 3D-структурой вместо обычного плоского дизайна. Однако кремний обеспечивает ограниченную подвижность электронов и для дальнейшего прогресса необходимы материалы, которые позволят потокам электронов двигаться быстрее. Это в разы повысит быстродействие и энергоэффективность компьютеров.

Индий-галлий-арсенид является одним из нескольких перспективных полупроводников, которые могли бы заменить кремний. Такие материалы называются полупроводники-III-V, поскольку они сочетают в себе элементы третьей и пятой групп периодической таблицы.

Транзисторы имеют важную деталь под названием ворота, которая позволяет транзисторам включаться и выключаться, управляя электрическим током. Чем меньше ворота, тем быстрее транзистор и, соответственно, компьютер. Современные транзисторы имеют ворота длиной около 22 нанометров. Инженеры работают над созданием транзисторов с воротами длиной 14 нанометра: ожидается, что они будут готовы к 2015 году, а 10-нм - к 2018 году.

К сожалению, расчеты показывают, что размеры менее 10 нм на кремниевой основе недостижим и для электроники будущего придется искать новые материалы для проводников и диэлектриков.

Нанопровода в новом типе транзистора покрыты различными типами композитных изоляторов: 4-нм слоем алюмината лантана с ультратонким 0,5-нм слоем оксида алюминия. Новый сверхтонкий диэлектрик позволил ученым создать транзистор на основе индий-галлий-арсенида, который потенциально может перейти важный рубеж в 10 нм. Пока прототип нового транзистора имеет 20-нм ворота, что само по себе превосходит современные технологии. Новый транзистор работает в 2,5 раза быстрее кремниевых и питается низким напряжением – всего 0,5 В. Надо отметить, что исследование частично финансирует компания Intel.