Транзистор нового поколения

Сегодня компьютерный мир стоит на пороге революции: CPU с транзисторами нового поколения и мощные мобильные чипы на порядок увеличат производительность ноутбуков, планшетов и смартфонов.
Процессорные элементы размером 10 и 12 нм в наступающем году полностью изменят компьютерный мир: по толщине они в 10000 раз меньше человеческого  волоса (100000 нм), а по диаметру приближаются к атомам кремния (0,3 нм). 
В следующем году компания Intel начнет производство 22-нанометровых транзисторов (ранее использовался трехпроцесс 32 нм) для своих новых чипов, а лицензированные ARM-процессоры будут состоять из транзисторов, изготовленных уже по стандарту 28, а не 40 нм. За этой разницей в 10 и 12 нм скрываются высокотехнологические инновации, которые способны удвоить производительность современных ПК, планшетов и смартфонов.
2011 Классический транзистор

2011 Классический транзистор

Под электронным микроскопом легко рассмотреть металлические затворы классических транзисторов

2012 Транзистор Tri-Gate

2012 Транзистор Tri-Gate

В транзисторах Tri-Gate, разработанных компанией Intel, канал выступает над кремниевой плоскостью, благодаря чему увеличивается контакт с затвором.


Чем меньше транзистор, тем выше скорость

Любой современный процессор состоит из транзисторов. До настоящего момента считалось, что чем они меньше, тем быстрее чип выполняет исчисления. Сегодня производители используют транзистор шириной 32 нм. Однако чем они миниатюрнее, тем больше подвержены квантовомеханическому эффекту, который негативно сказывается на их работе. Таким образом, для того чтобы транзисторы размером 22 нм работали без сбоев, необходимо изменить их структуру. Современный транзистор состоит из двух элементов (истока и стока), а также управляющего электрода - затвора. Исток и сток разделены подложкой, которая служит для изоляции. Все три компонента (сток, исток и затвор) изготовляются из кремния, в котором содержится незначительное количество примесных атомов. В стоке и истоке это фосфор или мышьяк. В этих атомах на один электрон больше, чем в кремниевых, и именно он, свободно передвигаясь, проводит ток (легирование донорной примесью). Подложка же обогащается бором или алюминием, у которых отсутствует один электрон (легирование акцепторной примесью). Таким образом, между кремнием p- и n-типа возникает слой, который блокирует движение электронов. Если к затвору приложить напряжение,  объединенной зоне откроется канал, по которому электроны перемещаются от истока к стоку, в результате чего транзистор переключается. При прекращении подачи напряжения на затвор транзистор остается включенным, но при это не потребляет электроэнергию. Однако чем меньше элементы, тем сложнее осуществляется данный процесс, и в современных транзисторах ток проходит даже в том случае, если они выключены.


Comments