Инженеры из Университета Калифорнии в Беркли показали возможность снижения минимального напряжения, необходимого для хранения заряда в конденсаторе. Данное достижение на практике означает снижение энергопотребления чипов и уменьшение объемов выделения тепла, генерируемого современной электроникой. "Как и в машинах Формулы 1, чем быстрее ваш компьютер, тем больше тепла он выделяет. Поэтому, ключ к созданию быстрых микропроцессоров лежит в создании энергоэффективных блоков, из которых состоит процессор", - говорит Асиф Хан, аспирант Калифорнийского университета. "К сожалению, мощность транзисторов, из которых состоят процессоры, не менялась уже последние лет десять, что было связано с фундаментальными физическими особенностями их работы".
По его словам, транзисторы так и не стали "энергоэффективными" так как им было необходимо выдерживать минимум напряжения, чтобы процессор сохранял скорость работы. Сейчас калифорнийские инженеры полагают, что им удалось изменить минимальный уровень электроэнергии, потребляемый транзисторами для работы. Работы в данном направлении исследователи вели с 2008 года.
Для достижения нужного эффекта, инженеры использовали экзотические характеристики так называемых сегнетоэлектриков - класса материалов, содержащих как отрицательные, так и положительные заряды. Сегнетоэлектрики могут удерживать заряд даже в том случае, если не получают электрического напряжения. Более того, электрическая поляризация в сегнетоэлектриках может быть изменены за счет внешнего электрического поля.
Сейчас исследователи впервые на практике показали, что конденсаторы, сделанные из сегнетоэлектрика в паре с диэлектриком (электрическим изолятором), могут в сущности усилить так называемую отрицательную емкость транзисторов.
Подробно результаты исследований специалисты намерена обнародовать 12 сентября в издании Applied Physics Letters.
Уже сейчас специалисты говорят, что их работа позволяет вывести на рынок новый класс транзисторов, способных стать строительными блоками будущих процессоров. В своих экспериментах ученые применяли парные сегнетоэлектрические материалы из циркотана-титаната свинца и диэлектриков из титаната стронция. Данное соединение позволило снизить количественный заряд, необходимый для хранения поляризации в транзисторах.
"Первые коммерческие транзисторы были созданы в 70-х годах. С тех пор каждые два года вычислительная мощность чипов удваивается каждые два года, при том, что сами чипы уменьшаются в размерах. Но уменьшение размеров не приводит к уменьшению мощности, необходимой для работы чипа. Сейчас мы попали в данное узкое место и надеемся решить проблемы энергоэффективности чипов", - говорит Хан.
|
