Tällä hetkellä tiheimmät piirit valmistetaan 14 nanometrin prosessissa, ja jotkut työstävät jo kovasti ensi vuonna markkinoille tulevia 10 nanometrin siruja. Yhdysvaltain energiaministeriön alaisessa Berkeleyn tutkimuslaboratoriossa on menty paljon pidemmälle.
Berkeleyn tutkijat ovat valmistaneet tähän asti maailman pienimmän transistorin. Sen hilan leveys on yksi nanometri. Tutkijoiden mukaan transistori osoittaa, että elektroniikan kutistuminen ei ole päättymässä, ainakaan ihan vielä.
Yhden nanometrin hila koostuu hiilinanoputkesta. Transistorikanava on valmistettu molybdeenidisulfidista. Viimeksi mainittu (MOS2) tunnetaan paremmin autojen voiteluaineiden osana, mutta sille uskotaan löytyvän paljon käyttöä esimerkiksi ledeissä, lasereissa, nanoluokan transistoreissa, aurinkokennoissa ja monissa muissa komponenteissa.
Nanometrin transistori on julkistettu Science-lehden tuoreessa artikkelissa. Projektissa mukana olleet tutkijat uskovat jopa, että löydös auttaa pitämään hengissä Intelin perustaja Gordon Mooren kuuluisan lain, jonka yhden muotoilun mukaan transistorien määrä piisirulla kaksinkertaistuu kahden vuoden välein.
- Pitkään on ajateltu, että transistorit eivät toimi alle viiden anometrin hilakoossa, joten mitään sitä pienempää ei ole edes harkittu, sanoo Berkeleyssä tutkimusta vetänyt Sujay Desai. - Jos pii vaihdetaan MoS2:een, voidaan valmistaa yhden nanometrin hila ja käyttää sitä kytkimen tavoin, hän jatkaa.
Sekä pii että MoS2 ovat rakenteeltaan hilamaisia kiteitä. Piin läpi virtaavat elektronit ovat kuitenkin kevyempiä, joten ne kohtaavat vähemmän resistanssia. Alle viidessä nanometrissä mukaan tulee kvantti-ilmiö tunnelointi, eikä hila pysty enää estämään elektronien kulkua lähteestä nieluun. Tämä tarkoittaa, ettei transistoria voida enää kytkeä pois päältä.
Koska MoS2-kerroksen läpi virtaavat elektronit ovat raskaampia, niiden kulkua voidaan hallita pienemmillä hiloilla. MoS2 vodaan myös skaalata atomitason ohuiksi kalvoiksi, jolloin dielektrinen eristevakio on matalampia. Molempien ominaisuuksien ansiosta sähkövorran kulkua MoS2-transistorissa voidaan hallita.
Yhden nanometrin pituisen hilan valmistaminen ei tietenkään ole mikään helppo juttu, eikä se onnistu esimerkiksi nykyisten mikropiirien litografialaitteilla. Tämän takia tutkijat päätyivät yhden nanometrin levyisten hiilinanoputkien käyttöön.