Исследователи в области электроники разработали новый способ размещения транзисторов в кристалле, чтобы закон Мура действовал как можно дольше
В течение 60 лет наблюдение Гордона Мура о том, что количество транзисторов в интегральных схемах удваивается примерно каждые два года, было пугающе точным. Все более компактные транзисторы и все более крупные микросхемы сделали это возможным, но, поскольку и то, и другое влияет на рост вычислительной техники, требуются новые методы для продолжения роста. Одна исследовательская группа по полупроводникам утверждает, что достигла этого, объединив не микросхемы или матрицы, а отдельные транзисторы. Работа команды из Университета науки и технологии имени Короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии была опубликована в журнале Nature Electronics (через El País), и, как всегда бывает с подобными академическими исследованиями, все это очень сложно. Однако в основном это сводится к тому, что производители чипов стремятся к росту, а не к использованию транзисторов меньшего размера или более широких матриц, чтобы сохранить «закон Мура» в силе. В таких процессорах, как AMD Ryzen 7 9800X3D, используются технологии гибридного соединения, которые позволяют устанавливать матрицы друг на друга, что позволяет увеличить количество транзисторов во всем корпусе и увеличить объем кэш-памяти. Сегодня все твердотельные накопители используют многослойную флэш-память NAND для повышения емкости, производительности и надежности. Однако ни один из этих методов принципиально не меняет того факта, что все самые лучшие процессоры изготавливаются таким образом, что в каждом чипе имеется только один слой транзисторов. Именно здесь начинается исследовательская работа в KAUST, поскольку команде удалось создать набор из шести транзисторов переменного тока и использовать их для создания инверторов и вентилей.
Все это устройство состоит из 41 слоя металлов, органических материалов и полупроводников; это больше слоев, чем вы могли бы найти в целом для полноценного процессора. Однако простое изготовление одного блока из двух транзисторов является серьезной проблемой, поскольку гладкость и выравнивание каждого слоя должны быть чрезвычайно точными.
(Изображение предоставлено KAUST/Nature Electronics)
Даже незначительные изменения в несколько нанометров здесь и там потенциально могут привести к значительному снижению производительности. производительность. Команде KAUST удалось добиться шероховатости поверхности не более 3,63 нм, вот почему эта работа так важна.
Следует отметить, что используемые типы транзисторов не подходят для мощных приложений с высокой тактовой частотой, например, большие процессоры и GPU. Разработанный здесь шестиступенчатый блок металлооксидных и органических тонкопленочных транзисторов имеет довольно низкий температурный предел (всего 50 °C с заметной нестабильностью при 75 °C), но он подходит для ситуаций, когда уровень энергопотребления очень низкий, например, для носимых устройств или Интернета вещей устройства.
Несмотря на то, что технологии производства, использованные для разработки стека из шести транзисторов, в значительной степени основаны на лабораторных условиях, все основные методы производства микросхем начинали свою жизнь именно таким образом. Если удастся повысить теплостойкость стеков и масштабировать производство до приемлемого уровня и экономической эффективности, мы, вероятно, увидим, что это будет использовано для создания чипов будущего.
«Закон» Мура появился потому, что транзисторы делались все меньше и экономичнее. каждые несколько лет они уменьшаются в размерах, что позволяет вместить больше продуктов на одном и том же пространстве. В конце концов, такие компании, как Intel, TSMC и Samsung, больше не смогут сокращать их, но к тому времени они, вероятно, будут наращивать их до небес.
Другие статьи: