این ترانزیستورهای سه‌بعدی آینده صنعت الکترونیک را متحول می کنند

دانشمندان MIT موفق به ساخت ترانزیستورهای سه‌بعدی در مقیاس نانو با کارایی بسیار بالا شده‌اند که می‌تواند تحولی عظیم در الکترونیک آینده ایجاد کند.

به گزارش تک‌ناک، این ترانزیستورهای جدید به دلیل ساختار سه‌بعدی و ابعاد بسیار کوچک خود، مصرف انرژی بسیار کمتری دارند و سرعت پردازش را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند. این ترانزیستورهای کوچک با نانوسیم‌های عمودی به عرض ۶ نانومتر تولید شده‌اند و گامی نوین در فناوری نانومقیاس به شمار می‌آیند.

تامزهاردور می‌نویسد که به گفته پژوهشگران MIT، این ترانزیستورها که با استفاده از ساختار خاص نانوسیم سه‌بعدی ساخته شده‌اند، نسبت به مدل‌های سیلیکونی سنتی عملکرد بهتری دارند و در ابعاد بسیار کوچک‌تر کار می‌کنند. با توجه به محدودیت‌های موجود در کوچک‌سازی ترانزیستورهای مبتنی بر سیلیکون، طراحی جدید MIT می‌تواند راه را برای تولید قطعات الکترونیکی سریع‌تر، خنک‌تر و فشرده‌تر هموار کند.

این ترانزیستورها از نوع ترانزیستورهای اثر میدان نانوسیم عمودی (VNFETs) هستند و با قرار دادن ساختار به‌ صورت عمودی به‌جای افقی، جریان الکترون‌ها را به شکل مؤثرتری کنترل می‌کنند. این طراحی با حذف محدودیت‌های ترانزیستورهای افقی، امکان کوچک‌سازی بیشتر را فراهم می‌آورد.

فناوری VNFET با استفاده از ساختار سه‌بعدی، تولید گرما و نشت توان را کاهش می‌دهد و بر چالش‌هایی که ترانزیستورهای سیلیکونی در مدارهای متراکم با آن روبه‌رو هستند، غلبه می‌کند.

همچنین این ساختار به دلیل قابلیت قرار دادن لایه‌های متعدد، امکان افزایش چگالی محاسباتی و پشتیبانی از نیازهای محاسباتی با کارایی بالا و فناوری‌های داده‌محور مدرن را فراهم می‌آورد.

قابلیت جایگزینی سیلیکون با انرژی کارآمدتر

یانجی شائو، پژوهشگر پسادکترا و نویسنده اصلی مقاله‌ای درباره این ترانزیستورها، گفت: «این فناوری می‌تواند جایگزین سیلیکون شود و تمام کارکردهای فعلی سیلیکون را با بهره‌وری انرژی بالاتر ارائه دهد.»

یکی از نقاط قوت این فناوری در استفاده از مواد نیمه‌هادی جایگزین به‌جای سیلیکون است، که امکان رسانایی بیشتر را در ابعاد کوچک‌تر فراهم می‌کند و باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود.

این تغییر از سیلیکون، مشکلاتی مانند تونل‌زنی کوانتومی را که در ابعاد نانویی باعث نشت الکترون‌ها از موانع سیلیکونی می‌شود، برطرف می‌کند و عملیات را پایدارتر و مطمئن‌تر می‌سازد.

این ترانزیستورهای نانومقیاس در زمانی معرفی می‌شوند که صنعت نیمه‌هادی با محدودیت‌های قانون مور دست و پنجه نرم می‌کند. بر اساس این قانون، تعداد ترانزیستورها در یک مدار مجتمع تقریباً هر دو سال دو برابر می‌شود.

با نزدیک شدن ترانزیستورهای سیلیکونی به محدودیت‌های نظری، طراحی‌ها و مواد جدید مانند VNFETها می‌توانند مسیری امیدوارکننده برای ادامه پیشرفت فناوری باشند.

در صورت تجاری‌سازی موفقیت‌آمیز، این ترانزیستورها قادر خواهند بود صنایع مختلفی از جمله تلفن‌های هوشمند، رایانه‌ها، مراکز داده بزرگ و کاربردهای هوش مصنوعی با نیاز به توان پردازشی بالا را تحت تأثیر قرار دهند.

در حال حاضر، VNFETها در مرحله آزمایشی قرار دارند، اما این دستاورد MIT پتانسیل تغییر و تحول گسترده‌ای را در صنعت الکترونیک با امکان تولید دستگاه‌های کوچک‌تر، سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر نشان می‌دهد.