Ryhmä tiedemiehiä Dresdenin teknillisestä yliopistosta on esitellyt ensimmäisen transistorin, joka perustuu germaniumiin ja jota voidaan ohjelmoida elektronien ja aukkojen johtumisen suhteen. Germanium on lupaava materiaali tuleville suuriskaalaisen integroinnin transistoreille, koska sillä on ylivoimainen aukon liikkuvuus.
Germaniumilla on myös matalampi kaistaero, josta syystä germanium-transistoreita voidaan operoida pienillä jännitteillä ja vähäisellä tehonkäytöllä piihin verrattuna.
Pienemmästä kaistaerosta johtuen germaniumilla on toisaalta suuri staattinen tehohäviö transistorin off-tilassa. Tutkijatiimi yliopiston NaMLab- ja cfaeb-keskuksista on onnistunut ratkaisemaan tämän ongelman kehittämällä germanium nanolanka Schottky-transistorin, jonka off-tilan vuotovirtaa voidaan tukahduttaa.
Siihen tarkoitukseen rakenteessa on kaksi porttia, joita käytetään aiheuttamaan ylimääräinen energiaeste kanavaan, joka blokkaa ei-toivotut kantajatyypit. Lisäksi transistorin seostamattoman rakenteen polariteettia voidaan dynaamisesti vaihtaa p- ja n-tyypin välillä.
Tutkijoiden mukaan tulokset osoittavat ensimmäistä kertaa alhaisten käyttöjännitteiden sekä pienemmän off-tilan vuotojen yhdistelmän. Tulokset ovat avainasemassa uusille energiatehokkaille piireille. Lisäksi transistorin konfuroitavuus elektronien ja aukkojen johtumisten välillä mahdollistaa toteuttaa piirejä pienemmällä transistorien määrällä verrattuna edistyksellisimpään CMOS-teknologiaan.
Nykyisissä piipohjaisissa CMOS-piireissä n- ja p-tyypin transistorit on valmistettava eri tavoin, jotta niille saadaan CMOS-tekniikan vaatimat samanlaiset toimintaominaisuudet. Transistorimittojen kutistuessa tämä on tullut teknisesti yhä vaikeammaksi toteuttaa.
TU Dresdenin yliopiston NaMLab laboratoriossa kehiteltiin vuonna 2013 piipohjaisia nanolankatransistoreita, joilla on yhtä suuri elektronien ja aukkojen johtuminen. Näistä kootut nanopiirit mahdollistavat energiatehokkaat kytkennät ja lisäksi ne voidaan sähköisesti konfiguroida tarjoamaan neljä erilaista toimintatilaa verrattuna nykyelektroniikan yhteen.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 8.2.2017
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
