Микрочиплар инқилоби: Олимлар транзисторларни 4 нанометрдан паст даражагача кичрайтириш йўлини топди

Замонавий электроника олами янги бир технологик чегара остонасида турибди. Корея илғор технологиялар институти (КАИСТ) тадқиқотчилари квант-механик моделлаштириш ёрдамида транзисторларни миниатюралаштиришнинг фундаментал чегараларини аниқлашга муваффақ бўлишди. Бу кашфиёт смартфонлар, серверлар ва сунъий интеллект тизимларининг унумдорлигини кескин ошириш имконини беради. Бу ҳақда Ixbt.com хабар беради.

Транзисторлар микросхемалардаги электр оқимини бошқарадиган митти ўчириб-ёқиш мосламалари ҳисобланади. Саноат ҳозирда 2 нанометрли технологик жараёнларга ўтиш ҳақида гапираётган бўлса-да, транзисторларнинг реал физик ўлчамлари ҳали ҳам 10 нанометрдан юқори бўлиб қолмоқда. ixbt.com маълумотига кўра, ўлчамларни янада қисқартириш йўлидаги асосий тўсиқ квант туннел эффекти билан боғлиқ.

Квант туннел эффекти шундай ҳодисаки, бунда электронлар классик физика қонунларига кўра ўтиб бўлмайдиган энергетик тўсиқлардан "сизиб ўта" бошлайди. Бу эса ток сизиб чиқишига ва транзистор бошқарувининг йўқолишига олиб келади. Натижада қурилма барқарор ишламай қолади. КАИСТ олимлари айнан шу муаммони бартараф этиш учун атом даражасидаги ҳисоб-китобларни амалга оширдилар.

Квант механикаси ва янги материаллар

Профессор Ён-Хун Ким бошчилигидаги жамоа МС-ДФТ (мульти-спасе констраинед-сеарч денситй функтионал теорй) деб номланган махсус методикадан фойдаланди. Бу усул нафақат материалларни, балки бутун электрон қурилмаларни, жумладан, мураккаб металл-яримўтказгич интерфейсларини моделлаштириш имконини беради. Тадқиқотда асосий материал сифатида қалинлиги бир атомга тенг бўлган молибден дисульфиди (МоС2) танлаб олинди.

Ўтказилган рақамли тажрибалар шуни кўрсатдики, электронларнинг сизиб ўтиш даражаси нафақат канал материалига, балки металл танлови ва контакт геометриясига ҳам боғлиқ экан. Бу шуни англатадики, миниатюралаштириш чегаралари қатъий ўзгармас эмас, балки муҳандислик ечимлари орқали уларни янада кенгайтириш мумкин.

Олимларнинг хулосасига кўра, квант туннел эффекти транзистор ишини бузадиган критик узунликни 4 нанометрдан паст даражагача тушириш мумкин. Бу ҳозирги технологик кутилмалардан анча илгарилаб кетиш демакдир. Бундай натижага эришиш учун турли хил хусусиятларга эга икки ўлчовли материалларни комбинациялаш стратегияси таклиф этилмоқда.

Келажак процессорлари қандай бўлади?

Ушбу кашфиёт келажакда Apple, NVIDIA ёки Intel каби гигантлар ишлаб чиқарадиган чипларнинг энергия самарадорлигини янги босқичга олиб чиқади. Транзисторлар қанчалик кичик бўлса, бир чипга шунчалик кўп элемент жойлаштириш ва қувват сарфини камайтириш имкони туғилади.

Тадқиқот муаллифлари таклиф этаётган янги дизайн стратегияси қуйидаги афзалликларни вада қилмоқда:

• Энергия истеъмолини сезиларли даражада камайтириш;
• Ҳисоблаш тезлигини бир неча баробар ошириш;
• Чип ичидаги иссиқлик ажралишини жиловлаш;
• Сунъий интеллект алгоритмлари учун ўта кучли процессорлар яратиш.

Хулоса қилиб айтганда, КАИСТ олимларининг иши яримўтказгичлар саноатидаги "Мурнинг қонуни" ҳали ўз кучини йўқотмаганини ва технологик тараққиёт учун янги уфқлар мавжудлигини исботламоқда. Эндиликда навбат ушбу назарий моделларни реал ишлаб чиқариш жараёнига татбиқ этишга келди.