211service.com
Il nuovo chip punta oltre il silicio
I primi sofisticati circuiti elettronici a base di germanio, una promettente alternativa al silicio, mostrano un percorso per l'industria dei computer per continuare ad avanzare oltre i limiti fisici ora raggiunti. I ricercatori della Purdue University hanno dimostrato i circuiti questa settimana al Incontro internazionale sui dispositivi elettronici a San Francisco.
Passare dal silicio al germanio sarebbe una svolta ironica. Il primo transistor, creato ai Bell Labs nel 1947, era costituito da una lastra di germanio, un elemento un punto sotto il silicio nella tavola periodica. Il germanio è stato provato perché la carica scorre attraverso di esso molto rapidamente, una proprietà chiave per un transistor. Ma quando gli ingegneri hanno capito come realizzare circuiti integrati e produrli su larga scala, il germanio è stato messo da parte per il silicio perché è più facile lavorarci.
Ora, poiché i produttori vedono problemi con la continua miniaturizzazione del silicio, il germanio sta vivendo una rinascita. I circuiti al germanio dimostrati dall'ingegnere della Purdue University Peide Sì e colleghi suggeriscono che il materiale potrebbe essere pronto per la commercializzazione in pochi anni.
I transistor più piccoli in produzione oggi hanno un diametro di appena 14 nanometri e sono imballati in modo incredibilmente ravvicinato. L'industria dei semiconduttori sta scoprendo che un ridimensionamento più piccolo introduce una serie di problemi. In un panel tenuto durante la conferenza IEDM, Marco Bohr , un membro senior di Intel, ha stimato che il ridimensionamento del silicio sarebbe terminato in circa un decennio. La mia risposta generale è un entusiasmo selvaggio per qualsiasi nuova idea, ha detto.
Con superbe proprietà elettriche, il germanio ha sempre promesso di realizzare circuiti più veloci del silicio. Ma gli ingegneri non sono stati in grado di utilizzarlo per realizzare circuiti compatti ed efficienti dal punto di vista energetico basati sulla tecnica di produzione consolidata del settore, nota come tecnologia CMOS a semiconduttore di ossido di metallo complementare.
I circuiti CMOS utilizzano transistor che conducono cariche negative, detti nFETS, e transistor che conducono cariche positive, detti pFET.
I pFET di germanio sono una schiacciata, Krishna Saraswat , un ingegnere elettrico della Stanford University che non è coinvolto nel progetto di Ye, ma gli nFET sono stati il collo di bottiglia. Ye ha ideato un nuovo design per gli nFET al germanio che migliora notevolmente le loro prestazioni.
Saraswat è in parte responsabile della rinascita dell'interesse per il germanio, quando, nel 2002, ha pubblicato il primo articolo che descriveva transistor al germanio ad alte prestazioni, che erano da due a tre volte migliori degli equivalenti in silicio. La scienza di base è stata fatta e ora stiamo assistendo al lavoro sull'ingegneria di base, dice Saraswat.
Anche altri materiali alternativi, come nanotubi di carbonio o semiconduttori composti, che sono costituiti da più elementi, si mostrano promettenti per soppiantare il silicio, ma sarà più difficile per l'industria dei chip imparare a usarli. Al contrario, i produttori di chip utilizzano già il germanio nei pFET di silicio. Ogni volta che puoi gestire un semiconduttore elementare come il silicio o il germanio, è più facile, dice Xiuling Li , ingegnere presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign.