Encolhendo transistores com nanotecnologia

pesquisadores da nanotecnologia na indústria de microprocessador fizeram melhorias em nanolithography e mudanças na estrutura nanoescala dos transistores que estão aumentando a densidade de transistores em microprocessadores. E ainda há mais por vir.

Field Effect Transistor (FET) como interruptores

A estrutura do tipo de transistor usado em microprocessadores contendo centenas de milhões de transistores num circuito integrado é chamado um FET.

Colocar tensão na porta permite que a corrente flua através do canal entre a fonte e o dreno. O transistor é, por conseguinte, actua como um interruptor.

A corrente flui quando a tensão é aplicada à porta e pára de fluir quando não existe tensão. À medida que o comprimento do canal torna-se menor, no entanto, a possibilidade de fuga de corrente através do canal entre a fonte e o dreno aumenta, mesmo quando não há tensão no portão.

fabricantes de circuitos integrados estão a planear para modificar esta estrutura para tamanhos mínimos de funcionalidades de cerca de 14 nm e menos para reduzir a quantidade de fugas através do canal. Este transistor modificado é chamado um FinFET por causa do canal em forma de barbatana acima do substrato.

Com a porta na parte superior e dois lados do canal, a tensão aplicada à porta tem mais efeito sobre o canal do que no FET convencional, que tem a porta apenas na superfície superior do canal.

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Intel anunciou que eles estão implementando uma estrutura FinFET transistor chamado Tri-Gate em seus microprocessadores de 22 nanômetros. Usando estes transistores irá proporcionar um consumo reduzido de energia com as mesmas velocidades como as suas actuais microprocessadores de 32 nm ou maiores velocidades com o mesmo consumo de energia.

Usando um nanofio como o canal do FET é um método que os pesquisadores estão explorando para fazer ainda mais progressos na redução da corrente de fuga. Um transistor nanofio consiste de um nanofio feita de material que liga a fonte e o dreno do transistor de semicondutor, com uma porta de controlo do fluxo de corrente através do nanofio. O nanofio é vertical, como a aleta, erguendo-se a partir do substrato.

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Usando um nanofio como o canal permite envolver completamente o portão em torno do canal. Isto deve permitir que a tensão aplicada à porta para ter ainda mais controlo sobre o canal do que quando se utiliza o FinFET. Esta estrutura vertical também economiza espaço, permitindo uma maior densidade de transistores num chip. Milhões ou bilhões de nanofios verticais podiam ser cultivadas num substrato.

transistores Pack no para circuitos integrados

Os pesquisadores estão investigando outros nanomateriais para fazer transistores menores e embalá-los com mais força em circuitos integrados. Dois dos principais concorrentes são:

• Pontos quânticos: Os pesquisadores demonstraram que eles podem construir transistores em que os pontos quânticos formam o canal através do qual a corrente flui. Este canal pode ser tão pequeno como 4 nanometros de diâmetro. O desafio aqui é desenvolver um método de integrar essas nanopartículas em um processo de construir circuitos integrados muito densas.

• Nanotubos de carbono: Você pode usar nanotubos de carbono semicondutor do tipo como canais transistor, semelhante à maneira que você pode usar nanofios. O uso de nanotubos de carbono, no entanto, tem várias complicações.

  Por exemplo, quando você crescer nanotubos de carbono, ambos os nanotubos de carbono semiconductor- e do tipo metálica são produzidas. Você precisa de um passo no processo de fabricação que dirige uma corrente através dos nanotubos metálicos para queimá-los intencionalmente fora, assim como você pode inadvertidamente queimar um fusível. Os pesquisadores devem trabalhar fora detalhes como este antes que eles podem usar nanotubos de carbono em circuitos integrados produzidos em massa.