Shrinking transistors avec la nanotechnologie

Les chercheurs en nanotechnologie dans l'industrie du microprocesseur ont apporté des améliorations à la nanolithographie et des changements dans la structure nanométrique des transistors qui augmentent la densité des transistors dans les microprocesseurs. Et il ya plus à venir.

Sommaire

Transistors à effet de champ (FET) comme des commutateurs

La structure du type de transistor utilisé dans les microprocesseurs contenant des centaines de millions de transistors sur un circuit intégré est appelé un FET.

La structure d'un FET.
La structure d'un FET.

Placer tension sur la grille permet au courant de circuler à travers le canal entre la source et le drain. Le transistor est donc agit comme un interrupteur.

Le courant circule lorsqu'une tension est appliquée à la grille arrête de couler et en l'absence de tension. Comme la longueur de canal devient plus petit, cependant, le risque de fuite de courant à travers le canal entre la source et le drain augmente, même si l'absence de tension sur la grille.

Les fabricants de circuits intégrés ont l'intention de modifier cette structure pour des tailles de longs minimum d'environ 14 nm et moins pour réduire la quantité de fuite à travers le canal. Ce transistor modifié est appelé à cause de la finFET canal en forme d'ailette au-dessus du substrat.

La structure d'un finFET.
La structure d'un finFET.

Avec la grille sur le dessus et deux côtés de la chaîne, la tension appliquée à la grille a plus d'effet sur la chaîne que dans le FET classique, ce qui a pour porte uniquement sur la surface supérieure du canal.

Intel a annoncé qu'ils mettent en place une structure de transistor finFET appelé Tri-Gate sur leurs microprocesseurs 22 nm. L'utilisation de ces transistors fournira soit une consommation électrique réduite à la même vitesse que leurs microprocesseurs 32 nm actuels ou augmentation de la vitesse avec le même consommation d'énergie.

Utilisation d'un nanofil que le canal du FET est une méthode que les chercheurs explorent de faire encore plus de progrès dans la réduction des fuites de courant. Transistor à nanofil est constituée d'un nanofil en matériau reliant la source et le drain du transistor semi-conducteur, avec une porte à commander l'écoulement de courant à travers le nanofil. Le nanofil est verticale, comme la nageoire, se levant à partir du substrat.

La structure d'un nanofil FET vertical.
La structure d'un nanofil FET vertical.

Utilisation d'un nanofil que le canal vous permet d'englober complètement la porte autour du canal. Cela devrait permettre à la tension appliquée à la grille pour avoir encore plus de contrôle sur le canal que lorsque vous utilisez le finFET. Cette structure permet également d'économiser l'espace vertical, ce qui permet une plus grande densité de transistors sur une puce. Millions ou milliards de nanofils verticaux pourraient être cultivées sur un substrat.

Transistors de sac à dos pour les circuits intégrés

Les chercheurs étudient d'autres nanomatériaux à réaliser des transistors plus petits et à les emballer plus étroitement dans les circuits intégrés. Deux des principaux prétendants sont:

  • Les points quantiques: Les chercheurs ont démontré qu'ils peuvent construire des transistors dans lequel les points quantiques forment le canal par lequel les flux actuels. Ce canal peut être aussi faible que 4 nanomètres de diamètre. Le défi ici est de développer une méthode d'intégration de ces nanoparticules dans un processus visant à construire des circuits intégrés à très denses.

  • Les nanotubes de carbone: Vous pouvez utiliser des nanotubes de carbone de type semi-conducteur canaux de transistors, similaire à la façon dont vous pouvez utiliser des nanofils. L'utilisation de nanotubes de carbone, cependant, a diverses complications.

    Par exemple, quand tu seras nanotubes de carbone, les deux nanotubes Semiconductor- et de type métallique carbone sont produites. Vous avez besoin d'une étape dans le processus de fabrication qui exécute un courant à travers les nanotubes métalliques à brûler intentionnellement, juste comme vous pourriez involontairement brûler un fusible. Les chercheurs doivent travailler sur des détails comme ça avant, ils peuvent utiliser des nanotubes de carbone dans les circuits intégrés fabriqués en série.


» » » » Shrinking transistors avec la nanotechnologie