זריקת עידוד לחוק מור: טרנזיסטור אופטי מסוג חדש
7 פברואר, 2016
סוג חדש של טרנזיסטור בשם light-effect transistor, יכול כנראה להחליף את טרנזיסטורי ה-FET הנפוצים, ולהאיץ את תהליך מיזעור השבבים
חוקרים מאוניברסיטת נורת' קרוליינה הציגו סוג חדש של טרנזיסטור בשם light-effect transistor, שיכול להחליף את טרנזיסטורי FET ולהאיץ את תהליך מיזעור השבבים
בימים שבהם התעשייה מתחילה להתרגל לרעיון שייתכן כי חוק מור הגיע לסוף דרכו, החוקרים באקדמיה לא מוותרים על הרעיון שניתן להמשיך לייעל ולמזער את המעגלים האלקטרוניים. צוות חוקרים בראשות פרופ' ג'ייסון מארמון מהתוכנית לננו-טכנולוגיה באוניברסיטת צפון קרוליינה בארצות הברית, חשף מבנה של טקנזיסטור מסוג חדש לחלוטין, שבו הצומת מבוקר על-ידי אור ולא על-ידי מתח, כמו בטרנזיסטורי MOSFET הנמצאים כיום בשימוש נרחב בתעשייה.
הרכיב החדש נקרא light-effect transistor ומבוסס על שימוש בננו-צינוריות המורכבות מקדמיום סלניום (CdSe), שהוא גביש מסוג N-Type שניתן להשיג אותו בקלות בתצורה של ננו-צינוריות (Nanowires). צינוריות אלו משמשות לבניית הצומת המרכזית ברכיב. הארת הצומת באור כחול או ירוק, גורמת לצומת לעבור ממצב של מבוסס חשמלי למצב של מוליף חשמלי, ועל-ידי כך לבצע פעולת מיתוג (מעבר ממצב Off למצב On, ולהיפך).
עקרונית, אפשר לומר שהטרנזיסטור פועל כמו רכיב פוטו-אלקטרי קלאסי, עם הבדל מרכזי: התופעה הפוטו אלקטרית הרגילה מתרחשת רק קרוב מאוד לפני השטח ולכן היא בעלת הספק נמוך. בטרנזיסטורי LET החדשים כל הצומת מגיב לאור, ניתן לייצר באמצעותם מתג אמין וברמת ביצועים של טרנזיסטור FET תעשייתי.
החוקרים מסבירים שהטכנולוגיה החדשה קלה יותר למיזעור מאשר הטכנולוגיה של טרנזיסטורי FET המוכרים לתעשייה. הסיבה נעוצה בכך שהטרנזיסטור הקלאסי מבוסס על החדרת חומרים נוספים אל תוך הגביש (אילוח, או Doping). כאשר מייצרים טרנזיסטורים בעלי רוחב צומת של ננומטרים בודדים, קשה מאוד לשלוט ברמת האילוח ולייצר רכיבים זהים. זו אחת מהסיבות שהתעשייה עוברת לייצור המבנים תלת-מימדיים קשים לייצור, כמו FinFET, למשל, אשר מגדילים את השטח האפקטיבי של כל צומת.
יכולת העברת המטענים של טרנזיסטורי LET נובעת ממאפייני החומר עצמו, ולכן קל יותר לקבל ביצועים של טרנזיסטור קטן מאוד, בלא צורך לאמץ תהליכי ייצור מורכבים או מבנים תלת מימדיים. מארמון העריך שכושר העברת הזרם של צומת LET גדולה פי מיליון מזו של צומת FET בממתח קדמי של 1.5V.
לשיטה החדשה יכולות להיות השפעות מרחיקות לכת: סיבה אחת היא שהטרנזיסטורים נשלטים על-ידי אור ולא מתח, ויש צורך לבצע שילוב הדוק מאוד של אוטיקה בתוך הסיליקון. סיבה אחרת היא אופטית: שילוב של מספר מקורות אור המאירים את השער (Gate) בצבעים שונים, יכול לגרום לטרנזיסטור להתנהג כמו רכיב וגי בסיסי מסוג AND או OR.
במאמר שהתפרסם בסוף ינואר 2016 באתר המאמרים בפיסיקה arXiv.org, מסבירים החוקרים שהרכיב החדש חסכוני מאוד בהספק, בין השאר מכיוון שהוא מתנהג כדיודה יעילה ויש בו מעט מאוד זרמי ממתח אחורי בהשוואה לטרנזיסטורי FET. מכיוון שהתנהגותו מושפעת משינויים בתדרי האור, ומקימו של שדה אלקטרומגנטי המשפיע על האור המגיע אליו, ניתן לפתח באמצעות רכיבים מסוג חדש לגמרי.
בשורה התחתונה, ככל הנראה שחוק מור עדיין לא הרים ידיים…
פורסם בקטגוריות: חדשות , מדע , סמיקונדקטורס
פורסם בתגיות: MICROELECTRONIS
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
