Encolhendo Transistores com nanotecnologia
pesquisadores da nanotecnologia na indústria de microprocessador fizeram melhorias em nanolithography e mudanças na estrutura nanoescala dos transistores que estão a aumentar a densidade de transistores em microprocessadores. E ainda há mais por vir.
Field Effect Transistor (FET) como interruptores
A estrutura do tipo de transistor usado em microprocessadores contendo centenas de milhões de transistores num circuito integrado é chamado um FET.
Colocar tensão na porta permite que a corrente flua através do canal entre a fonte e o dreno. O transistor é, por conseguinte, actua como um interruptor.
A corrente flui quando a tensão é aplicada à porta e pára de fluir quando não existe tensão. À medida que o comprimento do canal torna-se menor, no entanto, a possibilidade de fugas de corrente através do canal entre a fonte e o dreno aumenta, mesmo quando não há tensão no portão.
fabricantes de circuitos integrados estão planejando modificar esta estrutura para os tamanhos mínimos de recursos de cerca de 14 nm e menos para reduzir a quantidade de fugas através do canal. Este transistor modificado é chamado um FinFET por causa do canal em forma de barbatana acima do substrato.
Com a porta na parte superior e dois lados do canal, a tensão aplicada à porta tem maior efeito sobre o canal do que no FET convencional, que tem a porta apenas na superfície superior do canal.
Intel anunciou que eles estão implementando uma estrutura FinFET transistor chamado Tri-Gate em seus microprocessadores de 22 nanômetros. Usando esses transistores irá fornecer um consumo reduzido de energia nas mesmas velocidades como seus atuais microprocessadores de 32 nm ou aumento da velocidade com o mesmo consumo de energia.
Usando um nanofio como o canal do FET é um método que os pesquisadores estão explorando para fazer ainda mais progressos na redução da corrente de fuga. Um transistor nanofio consiste de um nanofio feita de material que liga a fonte e o dreno do transistor de semicondutor, com uma porta de controlo do fluxo de corrente através do nanofio. O nanofio é vertical, como a barbatana, elevando-se a partir do substrato.
Usando um nanofio como o canal permite envolver completamente o portão em torno do canal. Isso deve permitir que a tensão aplicada à porta para ter ainda mais controle sobre o canal do que quando se utiliza o FinFET. Esta estrutura vertical também economiza espaço, permitindo uma maior densidade de transistores em um chip. Milhões ou bilhões de nanofios verticais podiam ser cultivadas num substrato.
transistores Pack em circuitos integrados
Os pesquisadores estão investigando outros nanomateriais para fazer transistores menores e embalá-los com mais força em circuitos integrados. Dois dos principais concorrentes são:
Pontos quânticos: Os pesquisadores demonstraram que eles podem construir transistores em que os pontos quânticos formam o canal através do qual a corrente flui. Este canal pode ser tão pequena quanto 4 nanometros de diâmetro. O desafio é desenvolver um método de integração destas nanopartículas em um processo para a construção de circuitos integrados muito densos.
Nanotubos de carbono: Você pode usar nanotubos de carbono semicondutor do tipo como canais de transístor, semelhante à maneira que você pode usar nanofios. O uso de nanotubos de carbono, no entanto, tem várias complicações.
Por exemplo, quando você crescer nanotubos de carbono, ambos os nanotubos de carbono semiconductor- e do tipo metálica são produzidas. Você precisa de um passo no processo de fabricação que dirige uma corrente através dos nanotubos metálicos para queimá-los intencionalmente fora, assim como você pode sem querer queimar um fusível. Os pesquisadores devem trabalhar os detalhes como este antes que eles possam usar nanotubos de carbono em circuitos integrados produzidos em massa.