Technologia CasFET wykorzystuje kwantowe lasery

Naukowcy z Purdue University donieśli o swoim najnowszym odkryciu, które może doprowadzić do powstania tranzystorów nowej generacji, które będą mniejsze, pozwolą na gęstsze upakowanie elementów w chipie i zaoferują niższe napięcie zasilania i mniejsze zużycie energii.

Jednym z rezultatów tego osiągnięcia mogą być szybsze procesory, które przetwarzają więcej operacji przy mniejszym zużyciu energii. Topologia znana jako CasFET (Cascade Field-Effect Transistor - tranzystory polowe z efektem kaskadowym), rozwiązuje wyzwania związane ze skalowaniem chipów i gwałtownie rosnącymi kosztami wytwarzania nowatorskich projektów układów scalonych.

Wyzwanie polega na spełnieniu wymagań sterowania nanotranzystorów, które potrzebują odpowiednio wysokich prądów do włączenia i niższych do wyłączenia wraz z niewielkimi różnicami podczas przełączania między nimi. Są to problemy, które spowolniły zmniejszanie skali tranzystorów, co zostało zauważone przy niedawnym przejściu Intela z technologii procesowej 10 nm na 7 nm.

CasFET jest promowana jako topologia łagodząca te problemy, ułatwiający producentom produkcję gęsto upakowanych tranzystorów o małej mocy. Technologia wykorzystuje struktury supersieci prostopadłe do kierunku transportu tranzystora, dzięki czemu zachowują się podobnie do kwantowych laserów kaskadowych zamiast tradycyjnych urządzeń polowych. Inżynierowie z Purdue do tej pory poświęcili około 150 godzin prac na opracowanie silnika symulacyjnego, wykorzystywanego do rozwoju technologii CasFET.

"Mój zespół i ja jesteśmy programistami potężnego silnika symulacji dla nanotechnologii i transportu kwantowego w Purdue, który spotkał się z dużym uznaniem wśród dużych firm technologicznych" powiedział Tillmann Kubis (na zdjęciu po prawej), adiunkt w zespole inżynierii elektrycznej i komputerowej.

"Codziennie modelujemy wszystkie aspekty transportu kwantowego tranzystorów w rozdzielczości subatomowej" dodał Kubis. "To automatycznie wystawia nas na do czynieni z wieloma technologiami tranzystorowymi, w tym z najnowszymi wyzwaniami".

Kubis pracował również nad modelowaniem kwantowych laserów kaskadowych w ramach swoich studiów doktoranckich. "Te lasery za pomocą zewnętrznych pól elektrycznych zmieniają swój transportowy charakter z koherentnego/balistycznego na tunelowanie krokowe i wspomagane fononami. Ten efekt przełączania jest tym, co dodajemy do 'standardowego' przełączania w układzie FET".

"To powoduje, że nanotranzystory są znacznie bardziej wrażliwe na sygnały podawane na bramki niż najnowocześniejsze elementy współcześnie w użyciu" – dodał Kubis. "Dotyczy to również wszystkich bramek tranzystorów FET. Wszystkie te tranzystory opierają swoją zasadę działania na jednym mechanizmie przełączającym. Nasz element ma dwa" dodał. Kubis powiedział również, że jego zespół obecnie projektuje prototypowe urządzenia CasFET. "Jestem przekonany, że nowa metoda przełączania będzie miała wpływ na technologię" podsumował.

Źródło: https://www.eetimes.com/casfet-technology-harnesses-quantum-lasers/