L'arseniuro di gallio indio potrebbe detronizzare il silicio nella corsa ai transistor più piccoli?

un giorno fa p Luke James Il silicio è stato a lungo il semiconduttore principale per transistor e chip per computer. Ma questo dominio non è garantito per durare per sempre. Ciò è particolarmente vero poiché gli ingegneri cercano di mettere più potenza in transistor più piccoli e più densamente imballati.
Ora, i ricercatori del MIT hanno scoperto che una lega nota come arseniuro di gallio indio (InGaAs) potrebbe essere la chiave per sbloccare transistor più piccoli ed efficienti. In precedenza, i ricercatori credevano che le prestazioni dei transistor InGaAs si deteriorassero alle piccole scale richieste per le applicazioni con chip, ma il nuovo studio del MIT mostra che questo deterioramento non è una proprietà intrinseca del materiale stesso. Il nuovo studio del MIT si basa sulla ricerca in corso sui transistor InGaAs.
Nel 2012, un team dei Microsystems Technology Laboratories del MIT ha annunciato di aver scoperto il transistor InGaAs più piccolo fino ad oggi. Il MOSFET a 22 nanometri aveva lo scopo di sostituire il silicio nei dispositivi informatici poiché InGaAs può condurre correnti più grandi su scale più piccole. Questo annuncio è arrivato pochi giorni dopo che i ricercatori della Purdue University hanno sviluppato un transistor a forma di albero di Natale composto da tre minuscoli nanofili InGaAs.
Impilato in una struttura verticale (che all'epoca era una nuova architettura), si diceva anche che il transistor InGaAs fosse più compatto ed efficiente dal punto di vista energetico rispetto alla sua controparte in silicio. Perché i ricercatori del MIT, della Purdue e di altre istituzioni si sono rivolti a InGaAs mentre prevediamo la fine della legge di Moore? InGaAs (a volte indicato come "arseniuro di gallio indio, GaInAs") è un composto III-V con proprietà intermedie tra GaAs e InAs. Sebbene sia più comunemente usato come fotorilevatore ad alta velocità e alta sensibilità per le telecomunicazioni in fibra ottica, è anche un semiconduttore a temperatura ambiente, che lo rende adatto per applicazioni in elettronica.
Gli elettroni sono in grado di passare attraverso InGaAs senza interruzioni, anche a bassa tensione. Ciò significa che InGaAs potrebbe migliorare l'efficienza energetica di un dispositivo. E poiché i transistor realizzati con il materiale possono elaborare i segnali rapidamente, in teoria consentiranno calcoli molto più veloci.
Tuttavia, il fatto che i transistor InGaAs sembrano deteriorarsi su piccole scale - le scale richieste per chip più veloci e più densi - getta una chiave nel lavoro. In questo studio, tuttavia, il team di ricerca del MIT ha scoperto che i problemi di prestazioni su piccola scala del materiale sono in parte attribuibili all'intrappolamento dell'ossido, non al materiale stesso come si pensava in precedenza. Questo intrappolamento di ossido fa sì che gli elettroni si "blocchino" mentre fluiscono attraverso un transistor, riducendo le prestazioni "Un transistor dovrebbe funzionare come un interruttore. Vuoi essere in grado di accendere una tensione e avere molta corrente ", ha detto Xiaowei Cai, autore principale dello studio. Quando gli elettroni sono intrappolati e viene applicata una tensione, c'è solo una quantità molto limitata di corrente del canale, il che significa che la capacità di commutazione è molto inferiore rispetto a quando si ha l'intrappolamento dell'ossido.
Infatti, l'intrappolamento dell'ossido è stato identificato come la causa della perdita di prestazioni quando i ricercatori del MIT hanno studiato la dipendenza dalla frequenza del transistor: la velocità con cui gli impulsi elettrici vengono inviati attraverso di esso. A frequenze più basse, le prestazioni dei transistor InGaAs su scala nanometrica sembravano essere degradate. Al contrario, alle alte frequenze di 1 GHz e superiori, l'intrappolamento dell'ossido non era più un problema.
“Quando utilizziamo questi dispositivi ad altissima frequenza, abbiamo notato che le prestazioni sono davvero buone. Sono competitivi con la tecnologia del silicio ", ha detto Cai. La scoperta potrebbe un giorno servire ad aumentare la potenza di calcolo e l'efficienza oltre quanto è possibile con il silicio.
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