Производителям микроэлектроники все трудне увеличивать количество транзисторов на кристалле. Кроме того, добавление новых функций к уже изготовленному чипу требует осаждения пленки при температуре ниже 400°C, чтобы не повредить существующую структуру. Материалы вроде кремния не подходят для низкотемпературного осаждения. Нужны новые полупроводники, которые можно наносить тонкими пленками при низких температурах и которые обладают необычными электрическими свойствами.
Исследовательская группа из Университета науки и технологии Пхохан сосредоточилась на оксиде цинка и теллуре. Оба материала могут быть получены в виде тонких однородных пленок при температурах ниже 200°C, что делает их перспективными кандидатами на роль полупроводниковых материалов следующего поколения. Объединив эти два материала, команда создала гетеропереходный транзистор на основе оксида цинка и теллура, пишет EurekAlert.
В отличие от обычного полупроводника, новое устройство проявляет отрицательную дифференциальную крутизну, при которой ток при определенном диапазоне напряжения не растет, а падает. Авторы добились того, что падение происходит дважды. Иными словами, одно устройство может теперь выполнять задачи, которые обычно требуют нескольких.
В испытаниях команда реализовала четырехкратный преобразователь частоты, который преобразует один входной сигнал в четыре выходных. Обычно для этой функции требуется несколько транзисторов, но новая технология позволяет реализовать ее с помощью одного устройства, сокращая количество необходимых транзисторов на 75%. В ходе экспериментов на реальных схемах исследователи также подтвердили, что скорость обработки данных увеличилась в четыре раза в течение одного цикла входного сигнала.
Также снизилась площадь чипа: вместо четырех транзисторов — один, плюс упрощается разводка. Учитывая, что современные процессоры содержат миллиарды транзисторов, такая экономия выглядит очень привлекательной.
«Это исследование демонстрирует возможность реализации сложных схемных функций на уровне одного устройства, — сказал Бён Хун Ли, руководитель проекта. — Мы рассчитываем, что эта технология найдет широкое применение в разработке сверхкомпактных устройств искусственного интеллекта и трехмерных интегрированных полупроводниковых систем высокой плотности».
Исследователи из США представили на днях технологию создания трехмерных кремниевых чипов, которая позволяет разместить больше вычислительной мощности на той же площади. Вместо уменьшения транзисторов учёные предлагают располагать их вертикально — слоями друг над другом.
