Transistoreita uusille piiriarkkitehtuureille

Lundin yliopiston tutkijat ovat osoittaneet, miten luodaan uusia konfiguroitavia transistoreita ja ohjataan niitä uudella tarkemmalla tavalla.

Ferrosähköiset materiaalit voivat muuttaa sisäistä polarisaatiotaan altistuessaan sähkökentälle. Siten polarisaatiota muuttamalla on mahdollista ohjata transistoria. Toinen etu on, että materiaali "muistaa" polarisaationsa, vaikka virta olisi katkaistu.

Uuden materiaaliyhdistelmän avulla tutkijat ovat luoneet ferrosähköisiä "jyviä", jotka ohjaavat transistorin tunneliliitosta erittäin pienessä mittakaavassa – rae on kooltaan 10 nanometriä. Jännitteen tai virran vaihteluita mittaamalla on voitu tunnistaa yksittäisten rakeiden polarisaatiomuutoksia ja näin ymmärtää miten tämä vaikuttaa transistorin käyttäytymiseen.

Työssä tutkittiin uutta ferrosähköistä muistia tunneliesteillä varustettujen transistorien muodossa uusien piiriarkkitehtuurien luomiseksi.

"Tavoitteena on luoda neuromorfisia piirejä eli piirejä, jotka on mukautettu tekoälyyn siten, että niiden rakenne on samanlainen kuin ihmisen aivot synapseineen ja hermosoluineen", sanoo äskettäin nanoelektroniikasta tohtoriksi valmistunut Anton Eriksson.

Erikoista saavutuksessa on, että tunneliliitoksia on pystytty luomaan ferrosähköisillä rakeilla, jotka sijaitsevat suoraan liitoksen vieressä. Näitä nanorakeita voidaan sitten ohjata yksilötasolla, kun aiemmin oli mahdollista seurata vain kokonaisia jyväryhmiä. Tällä tavalla on mahdollista tunnistaa ja ohjata materiaalin erillisiä osia.

Tutkijat ovat myös selvitellee kuinka saavutetun tietämyksen avulla voidaan luoda erilaisia uudelleenkonfiguroitavia sovelluksia käsittelemällä eri tavoin transistorin läpi kulkevaa signaalia. Sitä voitaisiin käyttää esimerkiksi uusiin muistisoluihin tai energiatehokkaampiin transistoreihin.

Tätä uudentyyppistä transistoria kutsutaan ferro-TFET:ksi ja sitä voidaan käyttää sekä digitaalisissa että analogisissa piireissä.

”Mielenkiintoista on, että tulosignaalia on mahdollista moduloida eri tavoin, esimerkiksi transistorin siirtovaiheella, taajuuden kaksinkertaistamisella ja signaalin sekoituksella. Koska transistori muistaa ominaisuutensa, vaikka virta on katkaistu, sitä ei tarvitse nollata joka kerta, kun piiriä käytetään”, sanoo tohtoriopiskelija Zhongyunshen Zho.

Toinen näiden transistorien etu on, että ne voivat toimia matalalla jännitteellä. Tämä tekee niistä energiatehokkaita, mitä tarvitaan muun muassa huomisen langattomassa viestinnässä, esineiden Internetissä ja kvanttitietokoneissa.

Aiheesta aiemmin:

Ferrosähköinen HEMT-transistori

Magnetosähköinen transistori