Energiatehokkaampia transistoreita tunneloinnin avulla

04.04.2012

notre-dame-quantom-transistor-teft_250.jpgNykyisiä transistorirakenteita edelleen kutistettaessa ongelmaksi nousee kasvava lämmöntuotto.

Uusien vähemmän tehoa hukkaavien tekniikoiden käyttöönotossa University of Notre Dame ja Pennsylvania State Universityn tutkijat ovat saavuttaneet myönteisiä tuloksia tunneloivan kenttävaikutustransistorin (TFET) suhteen.

Yliopistokumppaneiden Midwest Institute for Nanoelectronics Discovery (MIND) tutkimuslaitoksessa tehdyt ratkaisut osoittavat, että tunnelifeteillä on mahdollisuus nykyisiin transistoreihin verrattavaan suorituskykyyn mutta paljon parempaan energiatehokkuuteen.

Tähän päästään hyödyntämällä elektronien kykyä tunneloitua kiintoaineiden läpi ja tällaista tekniikkaa käytetään jo nykyään muun muassa haihtumattomissa flash-muisteissa.

Perinteisessä mosfetissa kanava kytkeytyy päälle vähitellen ja toimii niin kauan kuin käyttöjännite ei pienene liiaksi. Tunnelifetissä kanava kytketään injektoimalla kantajia porttiohjatun tunneliliitoksen kautta ja se aiheuttaa välittömän päällekytkeytymisen ja mahdollistaa käyttöjännitteen pienentämisen jota kautta voidaan saavuttaa tehonsäästöä.

Suurin este tunnelifettien käyttöönotossa ovat olleet liian pienet ohjausvirrat, mikä on johtunut tunnelointinopeuden rajoituksista nykyisin tunnetuissa puolijohteissa.

Uusimmat saavutukset perustuvat oikeiden materiaalien löytämiseen. Sopivasti valitun kahden eri puolijohdeyhdistelmän koostumusta säätämällä päästään siihen, että kaistalinjaukset tuottavat porrastetun kokoonpanoon, mikä voi merkittävästi parantaa tunnelointinopeutta ja tunnelifetin ohjausvirran vaikutusta.

Onnistuessaan tunnelifetin vaikutukset olisivat merkittäviä pienitehoisten sovellusten mikropiirien kannalta. Niiden käyttöönotto ei myöskään vaadi kaiken kattavaa muutosta nykyisessä puolijohdeteollisuudessa vaan infrastruktuuri pysyisi osin entisellään.

04.03.2021Vetyä ja ammoniakkia
03.03.2021Kierteinen valo vapauttaa tiedonsiirtoa
02.03.2021Kvanttiprosessori puolijohdetekniikalla
01.03.2021Analogialaskentaa verkon reunalle
26.02.2021Kaksi kubittia ja kvanttifysiikka uusiksi
25.02.2021Nanolangasta suprajohtava transistori
24.02.2021Suunnitelma vikasietoisille kubiteille
23.02.2021Kaksiulotteiset uusiin ulottuvuuksiin
22.02.2021Nopea vaihto puolijohde- ja metallitilojen välillä
19.02.2021Magneettien manipulointia atomien tasolla

Siirry arkistoon »