Научный прорыв позволяет создать компоненты микросхем, которые могут служить как ОЗУ, так и ПЗУ

0 2

FeFET-транзистор является энергонезависимым элементом, он сохраняет свое состояние без подачи питания и таким образом может использоваться в качестве постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). При этом запись и чтение в накопителе на базе FeFET-элементов могут производиться настолько же быстро, как и у современной оперативной памяти.

Стремительный рост вычислительной мощности зависит от способности производителей размещать все больше и больше компонентов в одном и том же пространстве кремниевого чипа. Однако этот прогресс сейчас приближается к пределам, ограничиваемый законами физики, поскольку кремний, который долгое время лежал в основе компьютерной индустрии, постепенно подходит к границам своих физических возможностей и необходимо находить новые материалы для производства транзисторов, как потенциальной замены кремниевым полупроводникам.

Научный прорыв позволяет создать компоненты микросхем, которые могут служить как ОЗУ, так и ПЗУ

Новые материалы могут открыть совершенно новые возможности для отдельных компонентов микросхем и их общей конструкции
Один из основных способов, с помощью которых разработчики микросхем планируют обойти надвигающиеся ограничения обработки огромных объемов данных с помощью кремния, — это поиск материалов, которые позволили бы встраивать компоненты памяти непосредственно поверх процессора, не причиняя при этом вреда процессору. По сути, это создание устройств «два в одном».

Веществом, которое ранее прогнозировалось в качестве возможного преемника кремния, является германий. Этот полупроводник обладает значительными преимуществами по сравнению с кремнием — его низкое сопротивление позволяет увеличить тактовую частоту процессоров, не приводя к критическому тепловыделению.

Научный прорыв позволяет создать компоненты микросхем, которые могут служить как ОЗУ, так и ПЗУ

Накопитель на базе сегнетоэлектрических транзисторов способен быть столь же быстрым, как оперативная память, и таким же стабильным, как магнитные жесткие диски. То, что долгое время было чистой теорией, с помощью германия может быть эффективно реализовано. Но на практике существуют препятствия, которые сложно преодолеть.

Одним из долгожданных достижений электроники является сегнетоэлектрический полевой транзистор, или FE-FET. Такие устройства могут не только переключать состояния достаточно быстро, чтобы выполнять вычисления, но также могут сохранять эти состояния при отключении питания, что позволяет им функционировать как долговременное хранилище памяти. Выполняя двойную функцию как ОЗУ, так и ПЗУ, устройства FE-FET позволят создавать микросхемы более компактными и мощными.

Но существуют значительные проблемы при создании серийных устройств FE-FET — материалы, которые лучше всего демонстрируют необходимый сегнетоэлектрический эффект, несовместимы с технологиями массового производства кремниевых компонентов из-за требований к высокой температуре сегнетоэлектрических материалов.

Научный прорыв позволяет создать компоненты микросхем, которые могут служить как ОЗУ, так и ПЗУ

Иллюстрация и изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, устройства FE-FET исследователей. Предоставлено: Penn Engineering.

Поскольку AlScN можно наносить при относительно низких температурах, это дает возможность напрямую комбинировать память с логическими транзисторами. Необходимо лишь определить способ интегрирования его с остальной архитектурой чипа.

Исследователи нашли решение в многообещающем двумерном материале, известном как дисульфид молибдена или MoS2. Используя один слой MoS2 в качестве канала для устройства FE-FET на базе AlScN, команда смогла протестировать его скорость переключения и стабильность памяти.

Инженеры разрабатывали концепцию памяти FE-FET еще с 60-х годов, так как эти устройства могли работать, потребляя чрезвычайно малую мощность. Но была проблема как сделать их производство совместимым с процессорами и обеспечить длительный срок службы. При нынешнем развитии технологий, используются 2D-материалы, которые очень тонкие и обладают свойством, что после того, как в них будет записан бит памяти, они могут хранить эту информацию в виде заряда в течение многих лет.

Оставить комментарий

Мы используем файлы cookie. Продолжив использование сайта, вы соглашаетесь с Политикой использования файлов cookie и Политикой конфиденциальности Принимаю

Privacy & Cookies Policy