Новый тип транзисторов ускорит процессоры и видеокарты

С развитием компьютерных технологий постоянное увеличение производительности процессоров ощутимо замедлилось. Учёные Венского технического университета анонсировали технологию производства ультратонких транзисторов, чипы на основе которых значительно превосходят в производительности современные разработки. Ожидается, что новая технология вскоре «оживит» переставший быть актуальным закон Мура.

«Двухмерные» транзисторы на основе ультратонких полупроводников известны уже давно, но приступить к их производству мешало отсутствие ультратонких изоляторов. Учёные Венского технического университета создали требуемый компонент из фторида кальция и получили транзисторы размером в несколько нанометров, состоящие буквально из слоёв атомов.

В основу продукта австрийских учёных легли разработки Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе в Санкт-Петербурге. По словам исследователей, первый прототип превзошёл все ожидания. Использование 2D-материала значительно улучшило электрические свойства проводника по сравнению с существующими технологическими процессами.

«Обычные материалы имеют ковалентные связи в третьем измерении — атомы, которые соединяются с соседними материалами сверху и снизу. Это не относится к 2D-материалам и ионным кристаллам, поэтому они не влияют на электрические свойства полупроводника», — отметил профессор Института микроэлектроники Тибор Грассер.

Теперь учёные намерены выяснить, какая комбинация полупроводников и изоляторов работает лучше всего. На создание технологии, пригодной для производства коммерческих чипов, может уйти несколько лет. Новый вид маленьких и быстрых транзисторов в перспективе существенно ускорит работу центральных и графических процессоров.

Namor88 писал(а):

valeriyvalerievich, главное интернет стабильный (а его нам подарит Илон Маск )

Идите расскажите это ветеринару из Роскомнадзора. Я уверен, наши дармоеды уже заглушки придумывают. Чтобы "защитить" нас.

Но их применение мы увидим через 50 лет ))
ну впрочем как обычно. зачем двигать прогресс если и это покупают. а маркетологи впаривают)

Добавлено спустя 4 минуты 31 секунду:

dollart18 писал(а):

Сеичааас какои нибудь Ваня с печи слезет , сбудуна изобретет что нибудь , аменрикошки спистят это и снова мир вздрогнет от новои технологии.

или Мойша

4PDA - sciencedaily.com - Vienna University of Technology

Цитата:

Fehler 404 Diese Seite wurde leider nicht gefunden.

Ошибка 404
Эта страница не была найдена.

lesss Добавлено спустя 4 минуты 48 секунд:

lesss писал(а):

4PDA - sciencedaily.com - Vienna University of Technology Цитата: Fehler 404 Diese Seite wurde leider nicht gefunden. Ошибка 404 Эта страница не была найдена.

Похоже без аккаунта не открывается.

lesss

Лебединая песня. выше головы не прыгнешь, твердотельная электронника подходит к физическому пределу. Наконец то люди займутся делом, а не погоней за новыми процами и телефонами.

TU Wien
News
News articles
24. July 2019
Ultrathin Transistors for Faster Computer Chips
Florian Aigner

An important breakthrough in transistor technology has been achieved at TU Wien: With the help of novel insulators, high-quality transistors can be produced using two-dimensional materials.
Eine schematische Skizze des neuen Transistors: In rot-blau: der Isolator, darüber der Halbleiter

Transistor

Schematics of the new transistor: the insulator in red and blue, and the semiconductor above (Copyright: TU Wien, permission to reprint)

For decades, the transistors on our microchips have become smaller, faster and cheaper. Approximately every two years the number of transistors on commercial chips has doubled – this phenomenon became known as "Moore's Law”. But for several years now, Moore’s law does not hold any more. The miniaturization has reached a natural limit, as completely new problems arise when a length scale of only a few nanometers is approached.

Now, however, the next big miniaturization step could soon become possible - with so-called “two-dimensional (2D) materials” that may consist of only a single atomic layer. With the help of a novel insulator made of calcium fluoride, scientists at TU Wien (Vienna) have created an ultra-thin transistor, which has excellent electrical properties and, in contrast to previous technologies, can be miniaturized to an extremely small size. The new technology has now been presented in the journal "Nature Electronics".
Ultra-Thin Semiconductors and Insulators

Research on semiconductor materials needed to fabricate transistors has seen significant progress in recent years. Today, ultra-thin semiconductors can be made of 2D materials, consisting of only a few atomic layers. "But this is not enough to build an extremely small transistor," says Professor Tibor Grasser from the Institute of Microelectronics at TU Wien. "In addition to the ultra-thin semiconductor, we also need an ultra-thin insulator."

This is due to the fundamental design structure of a transistor: current can flow from one side of the transistor to the other, but only if a voltage is applied in the middle, creating an electric field. The electrode providing this field must be electrically insulated from the semiconductor itself. "There have already been transistor experiments with ultra-thin semiconductors, but until now they were coupled with ordinary insulators," says Tibor Grasser. "There is not much benefit in reducing the thickness of the semiconductor when it still has to be combined with a thick layer of insulator material. There is no way of miniaturizing such a transistor any further. Also, at very small length scales the insulator surface turned out to disturb the electronic properties of the semiconductor.”

Therefore, Yury Illarionov, a postdoc in Tibor Grasser's team, tried a novel approach. He used ultra-thin 2D-materials not only for the semiconductor part of the transistor, but also for the insulating part. By selecting ultra-thin insulating materials such as ionic crystals, a transistor with a size of only a few nanometers can be built. The electronic properties are improved because ionic crystals can have a perfectly regular surface, without a single atom protruding from the surface, which could disturb the electric field. "Conventional materials have covalent bonds in the third dimension - atoms that couple to the neighboring materials above and below," explains Tibor Grasser. "This is not the case in 2D materials and ionic crystals, and so they do not interfere with the electrical properties of the semiconductor."
The Prototype is a World Champion

To produce the new ultra-thin transistor, calcium fluoride was selected as the insulating material. The calcium fluoride layer was produced at the Ioffe Institute in St. Petersburg, where the first author of the publication, Yury Illarionov, is originally from before joining the team in Vienna. The transistor itself was then manufactured by Prof. Thomas Müller’s team at the Institute of Photonics at TU Wien and analyzed at the Institute for Microelectronics.

The very first prototype already surpassed all expectations: "For years, we have received quite a number of different transistors to investigate their technical properties - but we have never seen anything like our transistor with the calcium fluoride insulator," says Tibor Grasser. "The prototype with its superior electrical properties outshines all previous models."

Now the team wants to find out which combinations of insulators and semiconductors work best. It may take a few more years before the technology can be used for commercially available computer chips as the manufacturing processes for the material layers still need to be improved. "In general, however, there is no doubt that transistors made of 2D materials are a highly interesting option for the future," says Tibor Grasser. "From a scientific point of view, it is clear that the fluorides we have just tested are currently the best solution for the insulator problem. Now, only a few technical questions remain to be answered. "

This new kind of smaller and faster transistor should enable the computer industry to take the next big step. This way, Moore’s law of exponentially increasing computer power could soon come to life again.

Добавлено спустя 2 минуты 42 секунды:

как видим из статьи, там тоже русские постарались.

alex12nnm писал(а):

Наконец то люди займутся делом, а не погоней за новыми процами и телефонами.

Да уж необходимость новой "тысячи" моделей каждый год крайне сомнительна, а маркетологов, которые каждый год рассказывали о новом мобильном прорыве в виде очередного миллиона пикселей в камере, сколько без работы останется. Но настоящий коллапс в обществе наступит, если прекратить работу соц. сетей, это ж сколько тупорылых дятлов в раз не будут знать чем себя занять? Уверен, будут случаи суицида. Ладно, свечки поставим, зато пользы сколько. Вот он ключ к технологическому и культурному рывку человечества лет через 15

Ето новости типа жена рожает и роженица уже едак лет 10 рожает и родить не может.

andreyd234 писал(а):

Просмотр доступен только для зарегистрированных пользователей Добавлено спустя 2 минуты 42 секунды: как видим из статьи, там тоже русские постарались.

Не постарались, а сделали, ибо вот оригинал:
Ultrathin calcium fluoride insulators for two-dimensional field-effect transistors
Yury Yu. Illarionov, Alexander G. Banshchikov,Dmitry K. Polyushkin, Stefan Wachter, Theresia Knobloch, Mischa Thesberg, Lukas Mennel, Matthias Paur, Michael Stöger-Pollach, Andreas Steiger-Thirsfeld, Mikhail I. Vexler, Michael Waltl, Nikolai S. Sokolov, Thomas Mueller & Tibor Grasser

Цитата:

Two-dimensional semiconductors could be used to fabricate ultimately scaled field-effect transistors and more-than-Moore nanoelectronic devices. However, these targets cannot be reached without appropriate gate insulators that are scalable to the nanometre range. Typically used oxides such as SiO2, Al2O3 and HfO2 are, however, amorphous when scaled, and 2D hexagonal boron nitride exhibits excessive gate leakage currents. Here, we show that epitaxial calcium fluoride (CaF2), which can form a quasi van der Waals interface with 2D semiconductors, can serve as an ultrathin gate insulator for 2D devices. We fabricate scalable bilayer MoS2 field-effect transistors with a crystalline CaF2 insulator of ~2 nm thickness, which corresponds to an equivalent oxide thickness of less than 1 nm. Our devices exhibit low leakage currents and competitive device performance characteristics, including subthreshold swings down to 90 mV dec−1, on/off current ratios up to 107 and a small hysteresis

.
Я, правда, не понял, как они технологически умудрились запихать изолятор в затвор толщиной 2 нанометра.

Я [хочу знать] что они там хотят ускорить. Тут есть такой момент, что установлено по данным как минимум рентгенографии что шаг кристаллической решетки кристалла чистого кремния составляет примерно 0.54нм. То есть даже в освоенном производителями процов тех. процессе 10нм поверхность одного элемента отделена от другого менее чем 20-ю атомами кремния и если есть желание сохранить хоть какую-то надежность изделия, даже то что есть сейчас - это уже явно перебор. Снижать размеры элементов по хорошему уже просто некуда, каждый новый шаг мало что дает полезного, но создает проблем несравнимо больше предыдущего. При этом паутина проводников на современных процессорах/контроллерах и микросхемах памяти и так имеет огромную площадь и замена диэлектрика между слоев металлизации существенно на их емкость не повлияет, а значит тока для той же скорости переключения надо примерно столько же и б аланс между тактовой частотой и нагревом остается примерно в том же месте. К тому же уменьшенные размеры теперь еще и не дают просто так поднимать уровни напряжения питания и в добавок к тепловому ограничению теперь даже потенциально возможная максимальная тактовая частота надежной работы от этого снижается. И какой смысл тратить время, деньги и усилия ради мизерного снижения нагрева, когда можно просто не задирать частоту под 4ГГц там где этого не надо и не париться? То что современная фотолитография это позволяет - еще не значит что это - хорошая идея.

Единственный же реальный способ какое-то время продолжать паковать все больше элементов в таких же размерах корпуса (если чисто ради закона Мура ) - проектировать топологию как 3-мерную или хотя бы делать на одном кристалле несколько рабочих слоев один над другим и соединять их между собой проводниками. Но и для этого ничего нового изобретать не надо, пластинки просто надо дольше полоскать и точнее следить за совмещением слоев, от чего готовые кристаллы просто станут дороже и сложнее в производстве. Ну и даже этим путем все равно невозможно идти бесконечно, ведь тепло из внутренних слоев с ростом общего количества отводится все хуже и хуже и с ростом толщины будет расти градиент температуры, вплоть до неизбежного перегрева серединки. Да и нужно ли это вообще в обычных компах, да и даже ноутах, в которые тоже можно плату размером хоть с лист А4 запихнуть, а то и не одну - тоже вопрос.

В итоге выхлопа особого с этих всех исследований я особо не ожидаю. Гораздо полезнее было бы пойти по пути разработки новых архитектур вычислителей, разработки специальных вычислителей и добиваться их унификации, открытой стандартизации библиотек и аппаратных интерфейсов для доступа к ним и внедрения соответствующей поддержки в ПО. Тогда центральный процессор можно наоборот разгрузить и максимально упростить до уровня как минимум MIPS32/63 или ARMv8. Причем превращения домашних компов в мейнфреймы не стоит опасаться, с современной идеей облачных вычислений этот путь ведет скорее в сторону простой стандартной открытой платформы, которая уже не будет требовать каких-то особых улучшений и не потребует особо большого ассортимента этих спецвычислителей, а сами машинки смогут производиться малайцами по цене миски риса за штуку, отличаясь в итоге друг от друга только доп. модулями, количеством портов и внешней отделкой. При таком варианте и работать компы будут быстрее (и по факту и, главное, по ощущению пользователя), и жрать электричества все хозяйство будет существенно меньше, и стоить минимальный комплект оборудования для пользователя будет дешевле, и вопросы надежности обслуживания будут решаться гораздо легче.

скоро до размеров атома и ядер доведут технологии ) нанометры заместятся Ангстрёмами ))
главное чтобы ювелирная надёжность не пострадала ))

давно всё довели до ума, только хитрую экономику не одолеть) элюминатома не одобряэ резкий скок технологий)))

Dante_Awakening писал(а):

Namor88, я играл по облаку. Всё как-то лагает. Кто проходит игру на время или игра на реакцию, то этот способ совершенно не подходит.

Надо ждать запуска Stadia. Уж если за это дело взялись Google, то должно всё таки что-то годное получится. А на каком сервисе пробовал играть? Плейкей?

Буквально позавчера читал про 3DSoC, а тут...