Jatkuvuutta Mooren laille

Jo vuonna 2013 Weizmann Instituten tutkijaryhmä onnistui luomaan itsestään integroituvia sähköisiä piirejä nanolangoista. Kuvassa nanoteknisesti kasvattaen luotu kolmen bitin dekooderipiiri.

Piille integroidut piirit lähestyvät transistorien maksimaalista mahdollista tiheyttä yhdellä sirulla - ainakin kaksiulotteisissa järjestelyissä.

Nyt Michiganin yliopiston insinöörien ryhmä on ulottanut transistorijärjestelmän kolmanteen ulottuvuuteen, sijoittamalla toisen korkeampijännitteisen transistorikerroksen piisirun päälle.

Näin suunnitelma voisi poistaa erilliset sirut, jotka muuntavat pienjännitteisten prosessoripiirien ja korkeampijännitteisen rajapintapiirien välisiä jännite-eroja.

"Lähestymistapamme voi saavuttaa paremman suorituskyvyn pienemmässä, ja vähemmässä koteloinnissa", sanoi tutkimusprojektin vetäjä Becky Peterson.

Yhä pienemmät transistorit eivät siedä korkeita jännitteitä mutta rajapinnalla toimivien piirien on toimittava suuremmilla jännitteillä, jotta liittymä käyttäjätasolle ei olisi liian herkkä erilaisille häiriövaikutuksille.

"Tämän ongelman ratkaisemiseksi integroimme erityyppisiä piirejä piipiirien kanssa kolmiulotteisesti, jolloin niiden avulla voit tehdä kytkentöjä, joihin piitransistorit eivät pysty", Peterson toteaa yliopistonsa tiedotteessa.

Saavutukseensa tutkijat käyttivät piin pinnalle liuosprosessilla tuotetun sinkki-tina-oksidikalvon transistoreita, jotka pystyivät käsittelemään korkeampia jännitteitä kuin. Alla olevien piitransistorien kanssa kommunikointiin sovellettiin pystysuoraa ohutkalvodiodia ja Schottky-porttisien transistorien inverttereitä.

Nämä demonstraatiot valmistavat tietä kohti piille integroituja piirejä, jotka ylittävät Mooren lain, tuoden oksidielektroniikan analogiset ja digitaaliset edut yksittäisiin piitransistoreihin.

Materiaalikäsittelyn rajoitukset ovat yksi keskeinen syy Mooren lain hidastumiseen viime vuosina. Johns Hopkinsin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden menetelmän atominohuiden puolijohtavien kiteiden tuottamiseksi, jotka voisivat jonain päivänä mahdollistaa tehokkaampien ja pienempien elektronisten rakenteiden valmistuksen.

Tutkimuksessa valmistamiaan nanokiteitään kehittäjät kutsuvat "yksiulotteisiksi TMD:ksi". Ne on tuotettu piialustaan ja näin luoneet "suunnittelijan substraatin," jota teolliset laboratoriot voisivat käyttää muiden olemassa olevien kiteiden kasvuprosessien kanssa uusien materiaalien valmistamiseksi tähtäimenään Mooren lain jälkeinen piiritekniikka.

Se mitä aiheen parissa puolestaan aivan lähivuosina, esimerkiksi 5G:n parissa tapahtuu, on luettavissa Uusiteknologian 2/2019 -lehden sähköisestä näköislehdestä (LINKKI, issuu).

Aiheesta aiemmin:

Kohti nanoelektroniikkaa

Elektronille vauhtia tyhjiössä ja nanolangalla

Erittäin ohuita transistoreita