Удивительно, насколько продвинулась миниатюризация компьютерных чипов за несколько десятилетий. Возьмите самые лучшие, самые передовые компьютеры тридцатилетней давности, и они совсем не похожи на устройство, на котором вы, вероятно, читаете содержание этой статьи. Этот прогресс был подытожен законом Мура, который гласит, что количество транзисторов в плотной интегральной схеме (ИС) удваивается примерно каждые два года.
Конечно, закон Мура на самом деле не закон, а оценка, хотя и очень точная оценка. Но оценка действительна только до тех пор, пока вы не доберетесь до очень, очень маленьких размеров. Когда ваши транзисторы становятся очень маленькими и вы попадаете в квантовый мир, «обычные» законы физики больше не действуют. Мы приближаемся к этому этапу.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи подробно описывают конструкцию затвора транзистора длиной 0,34 нанометра (нм) — примерно в 4 раза больше длины атома углерода.
Нанотрубки нанометрового размера (изображенные здесь) уже использовались для транзисторов. Но с графеном ученые пошли еще дальше. Кредиты изображения: Айдар Кемелбай.
Транзистор — это, по сути, устройство, которое усиливает или переключает электрические сигналы и мощность. Затвор — это компонент, который включает и выключает транзистор; думайте об этом как о контроллере «да» или «нет» транзистора. Ранее исследователям удавалось получить длину затвора транзистора до 1 нанометра и даже меньше , но это практически невозможно.
«В будущем людям будет практически невозможно сделать длину затвора меньше 0,34 нм», — сказал IEEE Spectrum старший автор статьи Тянь-Линг Рен . «Это может быть последний узел для закона Мура».
В то время как в предыдущих сверхмалых транзисторах в качестве затвора использовались углеродные нанотрубки, Рен и его коллеги решили сделать выбор в пользу графена, который по сути представляет собой лист углерода, настолько тонкий, что ведет себя как двумерный материал. Они начали со слоя диоксида кремния в качестве базовой структуры, а затем использовали пары для осаждения графена поверх диоксида кремния. Затем они склеили графен с оксидом алюминия, по существу отключив его электрические свойства от остальной части транзистора. Затем они выгравировали ступеньку в сэндвич-материалах, обнажая край листа графена к вертикальной стенке ступеньки, по сути создав затвор транзистора атомарной толщины.
Конечно, это доказательство концепции. Нам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы включим этот тип технологии в работающие микрочипы, но тот факт, что ученые дошли до самых маленьких возможных размеров, примечателен. Но это также говорит о физических ограничениях, с которыми столкнутся будущие микрочипы. Что вы будете делать, если не сможете разместить больше транзисторов на плате?
Прежде чем вы сойдете с ума, закон Мура управляется не только транзисторами, улучшения в архитектуре и программном обеспечении также могут способствовать прогрессу. Но исследователям, стремящимся создать более мощные компьютеры, не хватает работы.
