Dynaamisesti ohjelmoitava transistori

02.12.2021

Wien-TU-alykas-transistori-250-t.jpgTavallisen ohjausportin (punainen) lisäksi älytransistorissa on myös ohjelmaportti (sininen).

Uuden transistoritekniikan saavuttamiseksi TU Wienin tutkijat eivät luottaneet tavanomaiseen piiteknologiaan, vaan germaniumiin.

Germaniumin erityisominaisuudet ja erityisten ohjelmaporttielektrodien käyttö mahdollistivat prototyypin luomisen uudelle komponentille, joka saattaa aloittaa sirutekniikan uuden aikakauden.

TU Wienin uudessa transistorissa sekä elektroneja että aukkoja käsitellään samanaikaisesti hyvin erikoisella tavalla: "Yhdistämme kaksi elektrodia erittäin ohuella germaniumlangalla, joka on yhdistetty metalliin molemmilta puolilta erityisellä, erittäin puhtaalla liitännällä. Tämän germanium-segmentin yläpuolelle sijoitamme tavanomaisten transistoreiden kaltaisen hilaelektrodin.

Ratkaisevaa on, että transistorissamme on myös toinen ohjauselektrodi, joka on sijoitettu germaniumin ja metallin rajapinnoille. Se voi dynaamisesti ohjelmoida transistorin toiminnan," selittää tutkijatohtori Masiar Sistani.

Tämä rakenne mahdollistaa elektronien ja aukkojen ohjauksen erikseen. "Se, että käytämme germaniumia, on ratkaiseva etu", Sistani täydentää. "Tämä johtuu siitä, että germaniumilla on hyvin erityinen elektroniikkarakenne: kun kytket jännitettä, virran kulku kasvaa aluksi odotetusti.

Tietyn kynnyksen jälkeen virtaus kuitenkin pienenee jälleen - tätä kutsutaan negatiiviseksi differentiaaliresistanssiksi. Ohjauselektrodin avulla voimme moduloida, millä jännitteellä tämä kynnys on. Tämä johtaa uusiin vapausasteisiin, joiden avulla voimme antaa transistorille juuri ne ominaisuudet, joita tarvitsemme milloinkin."

Tällä tavalla esimerkiksi NAND-portti voidaan vaihtaa NOR-portiksi. "Tähän asti elektroniikan älykkyys on tullut yksinkertaisesti useiden transistorien yhdistelemisistä, joista jokaisella oli vain melko alkeellinen toiminnallisuus.

Tulevaisuudessa tämä äly voidaan siirtää itse uuden transistorin sopeutumiskykyyn", sanoo professori Walter Weber. "Aiemmin 160 transistoria vaatineet aritmeettiset operaatiot ovat mahdollisia 24 transistorilla tämän parantuneen sopeutumiskyvyn ansiosta. Tällä tavoin voidaan myös nostaa piirien nopeutta ja energiatehokkuutta merkittävästi."

Nämä uudet mahdollisuudet ovat erityisen kiinnostavia tekoälyn sovelluksissa: "Ihmisälymme perustuu dynaamisesti muuttuviin piireihin hermosolujen välillä. Uusien adaptiivisten transistoreiden avulla on nyt mahdollista muokata piirejä suoraan sirulla halutulla tavalla," sanoo Walter Weber. Moniarvologiikka voidaan myös toteuttaa tällä tavalla - eli piirejä, jotka eivät toimi vain 0:n ja 1:n kanssa, vaan suuremmalla määrällä mahdollisia tiloja.

Tämän uuden teknologian nopea teollinen sovellus on realistinen: käytetyt materiaalit ovat jo nykyään käytössä puolijohdeteollisuudessa, eikä täysin uusia valmistusprosesseja tarvita. Joltain osin tekniikka olisi jopa yksinkertaisempaa kuin ennen: nykyään puolijohdemateriaalit seostetaan eli rikastetaan yksittäisillä vierailla atomeilla. Tämä ei ole välttämätöntä germaniumpohjaisen transistorin kanssa; puhdasta germaniumia voidaan käyttää.

"Emme halua korvata aiempaa transistoritekniikkaa kokonaan uudella transistorillamme, se olisi julkeaa, Masiar Sistani sanoo. "Uusi tekniikka on tulevaisuudessa todennäköisemmin sisällytetty tietokonepiiriin lisäosana. Tietyissä sovelluksissa on yksinkertaisesti energiatehokkaampaa luottaa mukautuviin transistoreihin."

Aiheesta aiemmin:

Germaniumia kvanttielektroniikkaan

Atominohut transistori puolittaa muutosjännitteen

19.01.2022Superabsorptio avaa tietä kvanttiakuille
18.01.2022Tiellä kohti uusiutuvan energian varastointia
17.01.2022Atomeilla ja spineillä
14.01.2022Tuhannen työjakson akku voisi viisinkertaistaa sähköautojen matkat
14.01.2022Kuitujen epälineaarisuuden korjaus neuroverkolla
13.01.2022Aerogeeleillä kestävän kehityksen akkuja
12.01.2022Magneettisia yllätyksiä grafeeneissa
11.01.2022Uudenlaisia magneettikuviota data tallennukseen
10.01.2022Kvanttitoimintoja puolijohdetekniikkaan
08.01.2022Älyompeleita ja älyneuloja
07.01.2022Tehokkaampaa spinien hyödyntämistä
06.01.2022Lomittuvatko solitonit?
05.01.2022Kuolleen akkumateriaalin henkiin herättäminen
04.01.2022Kudottava kuituakku puettaville
03.01.2022Hallita nanolasereita magneettikentän avulla
31.12.2021Ohuita ja joustavia aurinkokennoja
30.12.2021Hiili-ilma vaihtoehto vetytekniikalle
29.12.2021Leijuva lautanen
28.12.2021Hiilinanoputkesta transistori
27.12.2021Kuvantamista optisella kuidulla
23.12.2021Vaihtaa värejä sirufotoniikalla
22.12.2021Magneettisia moiré-superhiloja ja valolla materiaaleja muokaten
21.12.2021Rikkikemiaa akuille ja vedyntuottoa vihreästi
20.12.2021Saada kvanttitietokoneita yhteen
18.12.2021Hyönteismäistä keveyttä ja laskentakykyä
17.12.2021Kolmanteen ulottuvuuteen
16.12.2021Mikroaaltoja kylmästä ja kutistettuja kubitteja
15.12.2021Optinen oskilloskooppi ja jakautuneita fotoneja
14.12.2021Elektroniset neuronit ja synapsit yhteistoimintaan
13.12.2021Mittaus- ja kuvaustarkkuuden ennätyksiä
11.12.2021Mobiiliverkkojen linkit tuottavat sadekarttoja
10.12.2021Kvanttispinneste ja raskaita fermioneja
09.12.2021Uusia ulottuvuuksia ääniaalloille
08.12.2021Aikakiteitä kvanttitietotekniikoiden avulla
07.12.2021Kuvauksen uudet ulottuvuudet
06.12.2021Akkuna ja aurinkokennona
04.12.2021Tarkka kuin hämähäkin seitti
03.12.2021Kotimaista kvanttitietotekniikkaa
02.12.2021Dynaamisesti ohjelmoitava transistori
01.12.2021Yksinkertaisempi suunnitelma kvanttitietokoneille
30.11.2021Näkyvän valon modulointi sirutasolle
29.11.2021Fyysistä salaustekniikkaa nopeille langattomille
27.11.2021Kvanttipisteledi taipuu kuin paperi
26.11.2021Ultranopea akkujen lataus uudella anodimateriaalilla
25.11.2021Nanoantenni avittaa kvanttiviestintää
24.11.2021Vihreää vetyä edullisemmin
23.11.2021Astrosyytit tekoälyn tehostajiksi
22.11.2021Nanoresonaattoreita 3D-tulostuksella
20.11.2021Solut laskevat ja peptideistä antureita
19.11.2021Topologialla kohti terahertsitaajuuksia
18.11.2021Suprajohtavia johteita ja koneita
17.11.2021Kohti tehokkaampaa kvanttilaskentaa
16.11.2021Perovskiitista on moneksi
15.11.2021Yliääniä ja suprajohtavuutta grafeenissa
13.11.2021Energian varastointi kasvien elektronisiin juuriin
12.11.2021Uutta väriä ledeihin
11.11.2021Fotonioperaatiot sopivat yhä paremmin sirulle
10.11.2021Kohti hologarfista videokonferenssia
09.11.2021Spin-kubitin hallintaa
08.11.2021Tekoälyä tehokkaammin
06.11.2021Navigointia ilman GPS:ää
05.11.2021Grafeenia doupaten
04.11.2021Valon hallintaa mustalla fosforilla
03.11.2021Yleiskäyttöinen nopea virheenkorjaus
02.11.2021Sellulla ja kuparilla parempia ja turvallisempia akkuja
01.11.2021Kohinan leikkausta ja hybridikäyttöä kvanttilaskennalle
30.10.2021Anturi SARS-CoV-2-proteiineille
29.10.2021Parveilevaa ja loikkivaa robottitekniikkaa
28.10.2021Räjähtävää sähkövoimaa
27.10.2021Nanomittakaavan 3D-rakenteita
26.10.2021Germaniumia kvanttielektroniikkaan
25.10.2021Jäähdyttää radioaaltoja kvanttitilaan
22.10.2021Fotoniikkaa topologisesti
21.10.2021Metamateriaali ohjaa valon korrelaatioita
20.10.2021Elektronien tanssia, lomittumista ja jäätiköitä
19.10.2021Molekyyli kerrallaan
18.10.2021Sähköisesti ohjattua magnetismia
15.10.2021Topologinen fotoni-fononi -läpimurto
14.10.2021Valolla hallittavia meta-ajoneuvoja
12.10.2021Lennokkiantennit EMF-ongelmien ratkaisijana
11.10.2021Tuulen lennättämä mikrosiruanturi
08.10.2021Katalyyttejä yhdellä atomilla ja ferrosähköllä
07.10.2021Ihmiseen integroitavia elektroniikan polymeerejä
06.10.2021Twist, twist, twist
05.10.2021Laskentaa ilman digitaaliprosessoria
04.10.2021Superioninen johde ja muita akku-uutisia
01.10.2021Lämmönhallintaa nanoelektroniikalle
30.09.2021Vuotaa ja ei vuoda
29.09.2021Kohti ihon kaltaista elektroniikkaa
28.09.2021Uusia ja ikivanhoja ideoita mikrolasereille
27.09.2021Uusia optisen tiedonsiirron ratkaisuja
24.09.2021Hehkuvien kasvien seuraava sukupolvi
23.09.2021Mikroaaltojen fotoneja kvanttitietokoneisiin
22.09.2021Osittaisdifferentaaleja ja Hamiltoneita ratkaisemaan
21.09.2021Etsausta spintroniikalle ja laaksotroniikalle
20.09.2021Huonelämpötilainen spintransistori
17.09.2021Kiertymiä ja laaksoja
16.09.2021Vihreää polttoainetuottoa kehittäen
15.09.2021Topologiaa ja magneettisuutta
14.09.2021Kvanttianturit ohenevat

Näytä lisää »