Un nou tip de tranzistor cuantic promite cipuri mai mici şi mai eficiente

Limitele tehnologiilor actuale de producţie fac din ce în ce mai dificilă proiectarea unor componente electronice cu dimensiuni reduse, miniaturizarea semiconductorilor lovindu-se de bariere fizice greu de depăşit. Conform unei lucrări publicate de un cercetător din cadrul Michigan Technological University, viitorul ar putea aparţine unui nou tip de tranzistor, fabricat din nanotuburi şi globuri infinitezimale de aur.

Pe măsură ce se folosesc tehnologii de fabricaţie din ce în ce mai mici, proiectarea componentelor electronice este din ce în ce mai dificilă din cauza energiei termice disipate, a electro-migraţiei si a tunelării cuantice. Primele două fenomene sunt deja binecunoscute producătorilor de cipuri, în timp ce ultimul va devine din ce în ce mai vizibil pe măsură ce procesele de litografiere se vor apropia de limitele fizice ale unui atom. Samsung şi Intel vor avea produse fabricate într-un proces pe 14 nanometri undeva în cursul anului viitor, ultima companie anunţând că experimentează deja cu dezvoltarea unui proces de litografiere pe 6 nanometri, însă trecerea la dimensiuni mai mici va fi din ce în ce mai dificilă.

Conform profesorului Yoke Khin Yap din cadrul Michigan Technological University, industria semiconductorilor mai are la dispoziţie cel mult două decenii în care va putea lucra cu materialele şi procesele de fabricaţie utilizate în prezent, după care trecerea la materiale noi va deveni obligatorie, iar unele dintre acestea ar putea fi cele descrise în cadrul lucrării publicate.

În cadrul acesteia este descris un nou tip de tranzistor care abandonează semiconductorii tradiţionali în favoarea unor nanotuburi fabricate din nitrură de bor, pe care au fost grefate o serie de globuri din aur. Având un diametru de 3 nanometri, aceste globuri au fost poziţionate pe un filament cu o lungime de 20 de nanometri şi o grosime de numai un nanometru, prin aplicarea unui curent variabil la capetele acestui ansamblu obţinându-se un tranzistor perfect funcţional. Principiul de funcţionare al acestui nou tip de tranzistor este acelaşi efect de tunelare cuantică de care se împiedică industria semiconductorilor, acesta fiind însă utilizat acum pentru transferul electronilor între globurile de aur.

Ideea unui tranzistor cuantic nu este nouă şi aceasta a fost deja exploatată în câteva experimente, însă creaţia lui Yoke Khin Yap şi a echipei sale are un avantaj extrem de important: dacă tehnologiile disponibile până acum funcţionau doar dacă erau răcite cu heliu lichid, noul produs funcţionează fără probleme la temperatura camerei. În plus, acest tranzistor nu are pierderi de energie, căldură disipată fiind inexistentă

Având în prezent o lungime de 20 de nanometri, deci similară tranzistorilor fabricaţi în deja uzitatul proces de litografiere pe 22 de nanometri, noul tip de tranzistor poate fi scalat mult mai bine pentru a permite realizarea unor circuite integrate mai mic. Plantarea globurilor de aur pe structura de nanotuburi este un proces laborios şi lent, însă cercetătorii afirmă că au experimentat deja cu câteva tehnici de fabricaţie mult mai eficiente.