EVERYTHING
Як повідомляє Techxplore, дослідницька група з Pohang University of Science and Technology (POSTECH) створила інноваційний транзисторний пристрій, що знаменує початок ери «мультизадачності» у напівпровідникових технологіях. Цей прорив є відповіддю на фундаментальну проблему сучасної електроніки: хоча розмір пристроїв продовжує зменшуватися, обсяг даних та функціональність, які вони мають обробляти, зростають експоненційно.
Технологія гетеропереходу ZnO–Te
Коли кількість функцій збільшується на чипах, це вимагає пропорційного зростання кількості схем і транзисторів. Однак інтеграція нових функцій у вже виготовлені чипи має бути виконана при температурах нижче 400°C, щоб не пошкодити існуючу структуру. Команда дослідників зосередилася на матеріалах zinc oxide (ZnO) та tellurium (Te), які можуть формуватися як тонкі однорідні плівки за температури нижче 200°C, що робить їх ідеальними кандидатами для наступного покоління.
Створивши ZnO–Te гетероперехідний транзистор, дослідники змінили підхід до керування потоком струму. На відміну від звичайних напівпровідників, де струм зазвичай зростає зі збільшенням напруги, цей пристрій демонструє негативну диференціальну провідність (NDT), коли струм зменшується в певному діапазоні напруги. Дослідники успішно реалізували подвійну негативну диференціальну провідність (D-NDT) — явище, яке відбувається двічі поспіль у межах одного пристрою.
Механізм мультизадачності та продуктивність
Простими словами, ця технологія дозволяє одному пристрою виконувати завдання, які зазвичай розподіляються між кількома компонентами. Ключ до цього полягає у точному контролі довжини перекриття двох матеріалів. Якщо область перекриття коротка, струм змінюється лише один раз. Але коли ця зона стає довшою, одночасно формуються латеральні та вертикальні струми, що генерують подвійні піки струму.
Це дозволяє пристрою виконувати складніше сигнальне оброблення. Наприклад, за допомогою цього транзистора команда реалізувала частотний квадруплер, який перетворює один вхідний сигнал на чотири вихідні сигнали. Ця функція традиційно потребує використання кількох транзисторів, але нова технологія досягає її лише одним пристроєм, зменшуючи необхідну кількість компонентів на 75%. У практичних експериментах було підтверджено, що швидкість обробки даних зросла у чотири рази протягом одного циклу вхідного сигналу.
Ця робота демонструє значний крок до створення інтегрованих систем, здатних ефективно працювати в умовах високих вимог до продуктивності та мінімального енергоспоживання. Таким чином, мультизадачні напівпровідники стають ключовою складовою для майбутнього пристроїв штучного інтелекту.