Ученые разработали 3-нм транзистор
Препятствием для уменьшения размера транзистора является больцмановская тирания.
Группа китайских исследователей из Института микроэлектроники китайской академии наук разработала транзистор, который можно будет выпускать в рамках 3-нм техпроцесса.
В отличие от 3-нм структуры транзистора Samsung, предполагающей переход на полностью окруженные затворами каналы в виде наностраниц, «китайский» 3-нм транзистор выполнен в виде каналов из вертикальных FinFET-ребер, окруженных затворами только с трех сторон, сообщает «3Dnews».
Другое отличие китайской разработки заключается в материале, из которого изготавливается транзистор. Это ферроэлектрик, и в этом суть изобретения. На него уже выдан патент.
Проблема при изготовлении 3-нм транзистора даже не в том, что его размеры становятся слишком маленькими (сравнимыми, например, с нитью ДНК). Препятствием для уменьшения размера транзистора является так называемая больцмановская тирания (Boltzmann Tyranny). Это фундаментальное ограничение, которое сопровождается снижением рассеивания мощности в процессе работы электронного прибора. После определенного уменьшения размера транзистора он перестает рассеивать рабочее тепло и, следовательно, сгорает. Чтобы этого не произошло, необходимо снижать питание, но ниже порогового значения опуститься нельзя. Это противоречит физике процессов в полупроводниках. И тогда на помощь приходят ферроэлектрики. Теоретически известное и парадоксальное явление в ферроэлектриках, как отрицательная емкость.
Устойчивый отрицательный конденсатор впервые представлен физически всего лишь два неполных месяца назад. Но это явление предсказывалось давно и даже воспроизводилось экспериментально, но с соблюдением строго заданных условий. По мере роста напряжения емкость не увеличивается, а уменьшается. Это позволит снизить напряжение питания ниже порогового значения. Китайские разработчики сумели воплотить эффект отрицательной емкости в конструкции 3-нм транзистора. Если верить поставленным экспериментам, напряжение питания транзисторов удалось снизить в два раза по сравнению с теоретическим минимумом.
На следующем этапе китайские ученые намерены создать техпроцессы для коммерческого внедрения разработки. Однако они соглашаются, что на это уйдет несколько лет. Для поощрения процесса китайские власти готовы освободить компании, желающие заняться внедрением разработки, от уплаты налога сроком на 5 лет.
