Mikrochiplar inqilobi: Olimlar tranzistorlarni 4 nanometrdan past darajagacha kichraytirish yoʻlini topdi

Zamonaviy elektronika olami yangi bir texnologik chegara ostonasida turibdi. Koreya ilgʻor texnologiyalar instituti (KAIST) tadqiqotchilari kvant-mexanik modellashtirish yordamida tranzistorlarni miniatyuralashtirishning fundamental chegaralarini aniqlashga muvaffaq boʻlishdi. Bu kashfiyot smartfonlar, serverlar va sunʼiy intellekt tizimlarining unumdorligini keskin oshirish imkonini beradi. Bu haqda Ixbt.com xabar beradi.

Tranzistorlar mikrosxemalardagi elektr oqimini boshqaradigan mitti oʻchirib-yoqish moslamalari hisoblanadi. Sanoat hozirda 2 nanometrli texnologik jarayonlarga oʻtish haqida gapirayotgan boʻlsa-da, tranzistorlarning real fizik oʻlchamlari hali ham 10 nanometrdan yuqori boʻlib qolmoqda. ixbt.com maʼlumotiga koʻra, oʻlchamlarni yanada qisqartirish yoʻlidagi asosiy toʻsiq kvant tunnel effekti bilan bogʻliq.

Kvant tunnel effekti shunday hodisaki, bunda elektronlar klassik fizika qonunlariga koʻra oʻtib boʻlmaydigan energetik toʻsiqlardan "sizib oʻta" boshlaydi. Bu esa tok sizib chiqishiga va tranzistor boshqaruvining yoʻqolishiga olib keladi. Natijada qurilma barqaror ishlamay qoladi. KAIST olimlari aynan shu muammoni bartaraf etish uchun atom darajasidagi hisob-kitoblarni amalga oshirdilar.

Kvant mexanikasi va yangi materiallar

Professor Yon-Xun Kim boshchiligidagi jamoa MS-DFT (multi-space constrained-search density functional theory) deb nomlangan maxsus metodikadan foydalandi. Bu usul nafaqat materiallarni, balki butun elektron qurilmalarni, jumladan, murakkab metall-yarimoʻtkazgich interfeyslarini modellashtirish imkonini beradi. Tadqiqotda asosiy material sifatida qalinligi bir atomga teng boʻlgan molibden disulfidi (MoS2) tanlab olindi.

Oʻtkazilgan raqamli tajribalar shuni koʻrsatdiki, elektronlarning sizib oʻtish darajasi nafaqat kanal materialiga, balki metall tanlovi va kontakt geometriyasiga ham bogʻliq ekan. Bu shuni anglatadiki, miniatyuralashtirish chegaralari qatʼiy oʻzgarmas emas, balki muhandislik yechimlari orqali ularni yanada kengaytirish mumkin.

Olimlarning xulosasiga koʻra, kvant tunnel effekti tranzistor ishini buzadigan kritik uzunlikni 4 nanometrdan past darajagacha tushirish mumkin. Bu hozirgi texnologik kutilmalardan ancha ilgarilab ketish demakdir. Bunday natijaga erishish uchun turli xil xususiyatlarga ega ikki oʻlchovli materiallarni kombinatsiyalash strategiyasi taklif etilmoqda.

Kelajak protsessorlari qanday boʻladi?

Ushbu kashfiyot kelajakda Apple, NVIDIA yoki Intel kabi gigantlar ishlab chiqaradigan chiplarning energiya samaradorligini yangi bosqichga olib chiqadi. Tranzistorlar qanchalik kichik boʻlsa, bir chipga shunchalik koʻp element joylashtirish va quvvat sarfini kamaytirish imkoni tugʻiladi.

Tadqiqot mualliflari taklif etayotgan yangi dizayn strategiyasi quyidagi afzalliklarni vaʼda qilmoqda:

• Energiya isteʼmolini sezilarli darajada kamaytirish;
• Hisoblash tezligini bir necha barobar oshirish;
• Chip ichidagi issiqlik ajralishini jilovlash;
• Sunʼiy intellekt algoritmlari uchun oʻta kuchli protsessorlar yaratish.

Xulosa qilib aytganda, KAIST olimlarining ishi yarimoʻtkazgichlar sanoatidagi "Murning qonuni" hali oʻz kuchini yoʻqotmaganini va texnologik taraqqiyot uchun yangi ufqlar mavjudligini isbotlamoqda. Endilikda navbat ushbu nazariy modellarni real ishlab chiqarish jarayoniga tatbiq etishga keldi.