Китай създаде 3-нанометров транзистор

Китай е на път да постигне пробив в електрониката с разработката на 3-нанометров транзистор (снимка: CCO Public Domain)

Изследователи от Института по микроелектроника на Китайската академия на науките са разработили транзистор, който може да бъде произведен по 3-нанометров технологичен процес, съобщи South China Morning Post.

За разлика от 3-нм структура на транзистора на Samsung, който предполага преход към канали, изцяло заобиколени от гейтове (затвори), под формата на наностраници, китайският 3-нм транзистор е направен във вид на канали от вертикални FinFET „ребра”, заобиколени с гейтове само от три страни.

Друга разлика в китайския дизайн е материалът, от който е направен транзисторът. Става въпрос за фероелектрик и това е същността на изобретението. Между другото, за него вече е издаден патент, съобщи scmp.com.

Проблемът с производството на 3-нм транзистор не е в това, че неговите размери стават твърде малки (сравними например с ДНК нишка). Пречка за намаляване на размера на транзистора е т. нар. „Boltzmann Tyranny”. Това е фундаментално ограничение, което се съпровожда от намаляване на разсейваната мощност по време на работа на електронно устройство.

Просто казано, след известно намаляване на размера на транзистора, той престава да разсейва работната топлина и следователно изгаря. За да се избегне това, е необходимо да се намали захранващото напрежение, но е невъзможно то да се понижи под праговата стойност. Това противоречи на физиката на процесите в полупроводниците.

И тук на помощ идват фероелектриците. По-точно, теоретично известен и парадоксален феномен във фероелектриците като „отрицателен капацитет”. Стабилен отрицателен кондензатор беше представен физически преди по-малко от два месеца. Но това явление отдавна е било предсказано и дори възпроизведено експериментално, но със съблюдаване на строго определени условия.

Същността на явлението е, че с увеличаване на напрежението, капацитетът не се увеличава, а намалява. Това позволява намаляване на захранващото напрежение под праговата стойност. Китайските разработчици са успели да приложат ефекта на отрицателния капацитет в конструкцията на 3-нм транзистор. Твърди се, че по време на експериментите захранващото напрежение на транзисторите е намалено наполовина, в сравнение с теоретичния минимум.

На следващ етап китайските учени възнамеряват да създадат технологичен процес за комерсиално производство на 3-нм чипове. Това обаче ще отнеме няколко години. За да насърчат процеса, китайските власти са готови да освободят компаниите, които желаят да развиват технологията, от данъци за период от 5 години. Ако всичко се получи, Китай ще съкрати изоставането си в производството на полупроводници.