Tager transistorer ind i en ny dimension

Et nyt gennembrud kan skubbe grænserne for miniaturiseringen af ​​elektroniske komponenter længere end hidtil antaget muligt. Et hold ved Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) og Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) har bygget en nanometrisk transistor, der viser exceptionelle egenskaber for en enhed af dens størrelse. For at opnå dette resultat, forskerne udviklede en ny tredimensionel arkitektur bestående af et vertikalt nanotrådsarray, hvis ledningsevne styres af en port, der kun måler 14 nm i længden.

Udgivet i Nanoskala , disse resultater åbner vejen mod alternativer til de plane strukturer, der anvendes i mikroprocessorer og hukommelsesenheder. Brugen af ​​3D-transistorer kan øge styrken af ​​mikroelektroniske enheder markant.

Mikroelektronikkens "byggesten" transistorer består af en halvlederkomponent, kaldet kanal, forbinder to terminaler. Strømmen mellem disse terminaler styres af en tredje terminal, kaldet port. Fungerer som en kontakt, porten bestemmer, om transistoren er tændt eller slukket. I løbet af de sidste 50 år, transistorer er blevet støt reduceret i størrelse, muliggør udvikling af stadig stærkere mikroelektroniske enheder. Imidlertid, der er almindelig enighed om, at nutidens transistorer, med deres plane arkitektur, nærmer sig grænserne for miniaturisering:der er en minimumsstørrelse, hvorunder gatekontrollen over kanalen bliver mindre og mindre effektiv. I særdeleshed, lækstrømme begynder at forstyrre de logiske operationer udført af transistorarrayet. For at overvinde dette problem, forskere rundt om i verden undersøger alternativer, der vil gøre det muligt for kapløbet om miniaturisering at fortsætte.

Et team af forskere ved LAAS og IEMN har nu bygget den første virkelig tredimensionelle nanometriske transistor. Enheden består af et tæt lodret nanotrådsarray på omkring 200 nm i længden, der forbinder to ledende overflader. En kromport omgiver fuldstændig hver nanotråd og styrer strømmen, hvilket resulterer i optimal transistorstyring for et system af denne størrelse. Porten er kun 14 nm lang, sammenlignet med 28 nm for transistorerne i nutidens chips, men dens evne til at styre strømmen i transistorens kanal opfylder kravene til moderne mikroelektronik.

Denne arkitektur kan føre til udviklingen af ​​mikroprocessorer, hvor transistorerne er stablet sammen. Antallet af transistorer i et givet rum kunne således øges betydeligt, sammen med ydeevnekapaciteten af ​​mikroprocessorer og hukommelsesenheder. En anden væsentlig fordel ved disse komponenter er, at de er relativt enkle at fremstille og ikke kræver højopløsningslitografi. Ud over, disse 3D-transistorer kunne nemt integreres i de konventionelle mikroelektroniske enheder, der bruges af industrien i dag.

Der er indgivet patent på disse transistorer. Forskerne planlægger nu at fortsætte deres indsats for yderligere at reducere størrelsen af ​​porten, som de mener kunne gøres mindre end 10 nm og samtidig give tilfredsstillende kontrol over transistoren. Ud over, teamet leder efter industrielle partnere til at hjælpe med at designe fremtidens elektroniske enheder ved hjælp af 3D-arkitekturen i disse nye transistorer.