Углеродные нанотрубки для энергоэффективных вычислений


Энергоэффективность — самое основное требование, способствующее дальнейшей миниатюризации электронных систем, а миниатюризация — главный фактор роста полупроводниковой отрасли.

По окончанию действия закона Мура вместо кремния будут использоваться другие технологии построения элементов электронных цепей. Вполне возможно, этими элементами станут углеродные нанотрубки (carbon nanotubes, CNT), представляющие собой цилиндрические наноструктуры с исключительными электрическими, тепловыми и механическими свойствами. Энергоэффективность устройств, построенных на основе углеродных нанотрубок, в 10 раз выше, чем у кремниевых устройств.

Первые CNT-транзисторы появились в 1998 г., однако те устройства страдали определенными недостатками. За несколько последних лет группа исследователей под руководством профессоров Субхасиша Митры (Subhasish Mitra) и Филиппа Вонга (Philip Wong) из Стэнфордского университета создала самые совершенные на сегодняшний день элементы на основе углеродных нанотрубок.

Электронная фотография CNT-транзисторов в интегральной логической схеме. Фото: Stanford University

Транзисторные цепи из нанотрубок обеспечивают высокую надежность и не боятся деформации материалов – того препятствия, которое останавливало исследователей при совершенствовании CNT-цепей. Новая схема является огромным шагом вперед на пути СБИС из нанотрубок.

Несмотря на значительные достижения в области создания CNT-цепей, они, в основном, были выполнены на основе одиночных нанотрубок. Дальнейшему совершенствованию CNT мешали два основных препятствия: из-за невозможности обеспечить «идеальное» выравнивание нанотрубок появлялись паразитные межсоединения и ухудшался функционал устройств. Во-вторых, наличие металлических нанотрубок в цепях становится причиной коротких замыканий, появления токов утечки и восприимчивости к шуму. До сих пор методы синтеза углеродных нанотрубок не позволяют создать исключительно полупроводниковые элементы.

CNT-транзисторы являются привлекательными элементами по многим причинам как основа энергоэффективных схем будущего. Однако в силу несовершенства технологии получения транзисторов они непредсказуемо размещаются и различаются по электрическим параметрам. Работа стэндфордских исследователей направлена на то, чтобы избежать этой вариативности.

К настоящему времени им удалось преодолеть эти препятствия с помощью уникального метода, устраняющего зависимость от несовершенства изготовления нанотрубок, и получить цифровые логические структуры на полностью масштабируемых пластинах. Кроме того, исследователям удалось решить проблему с металлическими трубками путем удаления их из цепей.

Метод конструирования, созданный стэндфордскими исследователями, обеспечивает высокий уровень эффективности и совместимость с существующими стандартами и инфраструктурой, а также позволяет сделать большой шаг на пути коммерциализации новой технологии. Инженеры продемонстрировали возможности этих методов, создав такие важные компоненты цифровых интегральных систем как арифметические и запоминающие устройства, а также первые монолитные 3D-микросхемы высокой степени интеграции с помощью многослойных углеродных нанотрубок.

Источник: Science Daily

Читайте также:
Нанокабель повышенной емкости был создан «случайно»
Электропровода из пластика могут произвести революцию в электронике
Дешевые электронные тестеры на нанотрубках перевернут медицину
IBM создает 9-нм транзисторы на углеродных нанотрубках
Тенденции развития электронных технологий. Ближайшие перспективы
Обнаружен новый тип электронного взаимодействия
Дешевые электронные тестеры на нанотрубках перевернут медицину
Исследователи получили новую модификацию оксида гафния

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *