В IBM созданы транзисторы с тактовой частотой 100 ГГц

Фото с сайта www.cnews.ru

Исследователям корпорации IBM удалось получить транзисторы, работающие на тактовой частоте 100 ГГц. Они были изготовлены на 2-дюймовой подложке из графена – материала, с которым большинство экспертов связывает будущее микроэлектронной промышленности.

Используя в качестве строительного материала графен – перспективный материал для микроэлектронной промышленности, ученые IBM разработали и изготовили полевые транзисторы, работающие на тактовой частоте 100 ГГц, то есть способные изменять свое состояние 100 млрд раз в секунду. Ранее экспериментальные транзисторы из графена учеными IBM уже выпускались, однако их максимальная частота достигала 26 ГГц.

Увеличить скорость почти в 4 раза удалось за счет улучшения конструкции микроэлектронного устройства. Ранее, как правило, в качестве изолятора затвора использовался слой оксида графена. Данный материал из-за содержащихся в нем дефектов приводил к загрязнению слоя графена, в результате чего подвижность электронов в нем падала. Ученые решили сохранить этот материал в качестве изолятора, добавив между слоем оксида и графена ультратонкую полимерную прокладку, которая не дает отделившимся атомам проникнуть в токопроводящий слой транзистора.

Транзисторы, способные работать с частотой 100 ГГц, были изготовлены на подложке диаметром 2 дюйма – и это является вторым важным достижением ученых. Теоретически диаметр подложки можно увеличить, снизив себестоимость производства, и приступить к выпуску графеновых чипов в промышленном масштабе. «Проведенный нами эксперимент говорит о реальной возможности производства таких устройств», - уверяют в IBM.

Графен – открытый в 2004 г. структурный материал, представляющий собой двумерный слой из атомов углерода, соединенных в решетку из правильных шестиугольников. Обладает высокой прочностью, высокой теплопроводностью и обеспечивает в 100 раз более высокую скорость передвижения электронов при комнатной температуре по сравнению с кремнием, что делает его перспективным материалом для производства электронных компонентов. «Основное преимущество графена заключается в том, что он позволяет электронам передвигаться на значительно более высоких скоростях, а следовательно, несет возможность разработки электронных компонентов со значительно большей скоростью работы», - говорят ученые.

Единственным барьером на пути использования графена в компьютерных процессорах является то, что он не способен обрабатывать дискретный сигнал. Дело в том, что графен является полупроводником с нулевой шириной запрещенной зоны, то есть он не может либо только проводить ток, либо блокировать его – всегда будет существовать высокий ток утечки. Для сравнения, ширина запрещенной зоны кремния составляет 1 эВ, что позволяет транзистору находится четко в режиме единицы или нуля. Ученые IBM смогли увеличить значение запрещенной зоны кремния до 120 мэВ, что все-таки позволило использовать его в качестве переключателя.

Тем не менее, ученые не считают, что графен придет на смену современным полупроводникам в ближайшее время. Главным образом, это связано со свойством этого материала, описанным выше. Кроме того, величина полученного в IBM транзистора получилась достаточно большой по сравнению с транзисторами в современных процессорах – 120 нм. Поэтому поле для дальнейшей работы есть и немалое.

Информация с сайта www.cnews.ru.