20.05.2016

Найден способ увеличить частоту процессоров в 100 раз

Российско-японская команда ученых разработала технологию, которая позволяет в 100 раз увеличить тактовую частоту процессоров. В её основе - транзисторы из двухслойного графена, которые обладают сниженным энергопотреблением, сообщает Science Report.

Энергии у нас хватает

По словам заведующего лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ Дмитрия Свинцова, ведущего автора исследования, графеновый транзистор в оптимальных условиях эксплуатации на затворе всего в 150 милливольт может менять силу тока в цепи 35 тыс. раз.

"Такое маленькое рабочее напряжение означает не только то, что мы можем сэкономить электричество - электроэнергии у нас хватает. При меньшем энергопотреблении электронные компоненты меньше нагреваются, а, значит, могут работать с более высокой тактовой частотой - не 1 ГГц, а, например, 10 или даже 100." - Дмитрий Свинцов, заведующей Лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ.

Графен вместо обычных полупроводников

Поиск новых технологий создания транзисторов, которые могут переключаться при напряжениях менее 0,5 В, является одной из ключевых задач современной электроники. Туннельные транзисторы считаются одним из наиболее перспективных решений. Однако в большинстве полупроводников туннельный ток слишком мал, из-за чего в реальных схемах они не используются. Применение двухслойного графена позволило обойти эти ограничения.

Транзисторы, изготовленные из двух листов материала, связанных силами межмолекулярного взаимодействия, производить не сложнее, чем однослойный графен. Но за счет особой структуры энергетических зон этот материал является весьма перспективным для создания низковольтных туннельных переключателей.

Мексиканская шляпа

Ученые сравнили график энергетических зон (разрешенные значения энергии электрона при данном значении импульса) двухслойного графена с мексиканской шляпой. Вблизи её краев плотность возможного размещения электронов стремится к бесконечности.

Если к транзистору из двухслойного графена приложить даже небольшое напряжение, то все эти электроны начнут тунеллировать.

Разработчики технологии отмечают, что найденная особенность в структуре энергетической зоны носит название сингулярности Ван Хова. До проведения исследований эффект в двухслойном графене был едва заметен.

Когда же специалисты использовали графен на подложках из гексагонального нитрида бора (hBN), то получили более качественные образцы. Наличие сингулярности Ван Хова было экспериментально подтверждено в них методами инфракрасной спектроскопии поглощения и сканирующей зондовой микроскопии.

Ксения Шестакова

Источники:

1. hi-tech.mail.ru