Об этом сообщает «Politexpert» со ссылкой на SciTechDaily
Учёные из Токийского университета представили транзистор нового поколения, способный полностью изменить подход к микроэлектронике. Вместо привычного кремния они использовали кристаллический оксид индия, легированный галлием, что позволило добиться высокой подвижности электронов и надёжной работы устройства. Такая технология может стать ключом к созданию мощных и стабильных чипов для искусственного интеллекта и анализа больших данных.
Основная особенность нового транзистора — архитектура gate-all-around, при которой управляющий электрод полностью окружает канал, по которому движется ток. Это решение значительно повышает эффективность устройства и его масштабируемость. Комбинация нового материала и инженерной конструкции открывает путь к созданию более компактных и производительных компонентов для электронных систем.
Проблема масштабирования транзисторов
Кремниевые транзисторы десятилетиями служили основой цифровой техники, однако они приближаются к физическим пределам миниатюризации. Чем меньше размер транзистора, тем сложнее сохранять стабильность его работы и обеспечивать высокую производительность.
Сложности масштабирования ставят под угрозу реализацию закона Мура, согласно которому количество транзисторов на кристалле должно удваиваться каждые два года. Новые подходы к материалам и структурам становятся необходимостью для дальнейшего развития вычислительной техники.
Выбор материала: оксид индия, легированный галлием
Исследователи выбрали оксид индия как основу из-за его высокой прозрачности и способности к формированию кристаллической решётки. Однако этот материал подвержен дефектам, связанным с кислородными вакансиями, которые негативно влияют на стабильность.
Чтобы устранить эти недостатки, в состав был добавлен галлий. Легирование позволило сократить количество дефектов и повысить надёжность устройства. Такой подход улучшил электрофизические свойства материала и подготовил его к использованию в полевых транзисторах.
Новая конструкция: gate-all-around
Транзистор построен по принципу gate-all-around, при котором затвор полностью охватывает канал. Это обеспечивает более точное управление потоком носителей заряда и снижает ток утечки, что особенно важно при высокоплотной интеграции элементов на кристалле.
Преимущество такой конструкции заключается в возможности создания более компактных и мощных схем. Gate-all-around позволяет снизить энергопотребление и повысить производительность без увеличения габаритов устройства, что критично для современных ИИ-систем.
Производственный процесс и кристаллизация
Для формирования канала использовалась технология атомно-слоевого осаждения, позволяющая наносить тончайшие слои InGaOx с высокой точностью. После нанесения материала его подвергли термической обработке, чтобы достичь необходимой кристаллической структуры.
Контролируемая кристаллизация оказалась ключом к достижению высокой подвижности электронов и стабильности при длительной эксплуатации. Такой подход открывает новые возможности в производстве наноразмерных транзисторов с улучшенными характеристиками.
Достижения и перспективы применения
Испытания показали, что новый транзистор обладает высокой подвижностью — 44,5 см²/В·с, а также демонстрирует стабильную работу под нагрузкой в течение нескольких часов. Это превосходит показатели аналогичных устройств, созданных ранее.
Благодаря совмещению инновационного материала и архитектуры, транзистор подходит для применения в устройствах с высокой вычислительной нагрузкой. Особенно перспективна его интеграция в системы искусственного интеллекта, где требуется максимальная плотность и надёжность компонентов.
Напомним, ранее мы писали про 10 реальных советов для стартаперов. .
Комментировать