Отвъд 1 и 0: учените създадоха многозначен логически транзистор

 1  0:     .td_uid_42_5d0210baa0640_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_42_5d0210baa0640_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}

Компютрите и различните електронни устройства станаха много по-бързи и осезателно по-малки през последните един-две десетилетия, понеже производителите на чипове успяха да намалят размерите на отделните транзистори – миниатюрните превключватели, които обработват и обменят цифровата информация,

Надпреварата в намаляването размерите на транзисторите даде възможност за използването на по-голям брой транзистори в силициевите чипове. Но тази надпревара почти приключи: учените бързо се приближават до физически възможния минимум за размера на силициевия транзистор. При физически размер от 10 nm дебелината на транзистора вече е около 30-40 атома. Следващото намаляване размерите на транзисторите може да доведе до рязкото нарастване на токовете на изтичане и проявяването на тунелния ефект – електронът преминава през веществото без взаимодействие и в тези условия транзисторният ефект изчезва.

 1  0:

„Силициевият процесор в съвременната електроника има стотици милиони и дори милиарди транзистори“ – казва доктор Кенджо Чо, професор в Тексаския университет в Далас. „Но ние много бързо се приближаваме към възможно най-малкия мащаб“.

 1  0:     Доктор Кенджо Чо (Kyeongjae Cho) професор по материалознание и инженерство в Тексаския университет.

За да продължи увеличаването на производителността на чиповете се търсят нови алтернативни технологии. Изследването на професор Чо предлага интересна технология, с която транзисторът става по-бърз, без да се намалява неговия технологичен процес.

.td_uid_41_5d0210baa02e1_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_41_5d0210baa02e1_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}

От физическа, електрическа и електронна гледна точка, конвенционалният транзистор е просто превключвател, който може да бъде или включен, или изключен, което се обозначава с 1 и 0 в двоичната бройна система. Един от начините за увеличаване производителността на процесора без добавянето на допълнителни логически елементи е увеличаването на количеството информация, с което работи всеки транзистор, чрез въвеждането на допълнителни логически състояния между единицата и нулата. Базираният на този принцип многозначен логически транзистор (нов термин, който може би ще се наложи) ще даде възможност за обработването на много повече информация в сравнение с конвенционалния бинарен транзистор.

„Концепцията за създаването на многозначни логически транзистори съвсем не е нова. Правени са много опити за създаването на три повече битови транзистори“ – заявява професор Чо. „Но засега няма особени успехи в това направление“.

Екипът на професор Чо в Тексаския университет е създал нова фундаментална физика на многозначния транзистор, базиран на цинков оксид. Техните колеги от Южна Корея успяха да създадат прототипи на иновационния транзистор и да измерят техните технически характеристики. Полупроводниковият прибор на Чо добавя допълнителни стабилни междинни състояния между 0 и 1, като по този начин се увеличава броят на логическите значения на транзистора. Изготвените в Южна Корея прототипи на иновационните транзистори имат едно или две допълнителни логически значения, като по този начин тези транзистори могат да работя с 3-битова или 4-битова информация.

Стандартният конвенционален компютър използва точните значения 1 и 0 за извършване на всички изчисления. От друга страна, основната информационна единица при квантовия компютър е квантовия бит или кубит, който на теория може да има безкрайно много значения между 1 и 0.

 1  0:     Обикновеният бит може да изчисли или запише или 1 или 0. Но кубитът може да приема стойностите между единицата и нулата.

Устройствата базирани на многобитова логика ще бъдат много по-бързи от обикновените компютри, понеже не работят само с 1 и 0. Разбира се, квантовите устройства ще бъдат по-бързи,понеже кубитите обработват много повече информация“ – допълва Чо.

„Транзисторът е вече достатъчно зряла технология, а квантовите компютри са все още много далече от комерсиализация“ – продължава професор Чо. „Между тях има огромна пропаст. Но как да се направи прехода от конвенционалния към квантовия компютър? Необходим ни е някакъв еволюционен път – технология, която да застане между двоичните и безкрайните степени на свобода. Нашата научна работа се базира на транзисторните технологии, които се използват в сега съществуващите устройства. Тя не е толкова революционна колкото квантовите компютри, но запълва празнотата между двете технологии“.

 1  0:     На изображението отляво са показани двете основни форми на цинкови оксид, обединени в образуването на общ нанослой, изграждащ транзистора от нов тип. Кристалите на цинковия оксид (вътре в червените овали) са интегрирани в аморфния цинков оксид. Изображението отдясно е компютърен модел на структурата, показващ разпределението на електронната плътност.

Професор Чо и неговите колеги са разработили нова технология, в която се използва съвсем нова конфигурация на двете основни форми на цинковия оксид, които са съединени заедно и формират композитен нанослой, който се обединява със слоевете на други вещества и образува свръхрешетка. За изграждането на многозначна логика се интегрират кристали от цинков оксид в аморфен цинк, с което се образуват квантови точки. Атомите на аморфното твърдо вещество не са така точно подредени като в кристалните твърди тела.

„Когато създадохме този материал, ние открихме, че можем да създадем нова електронна структура, която може да осигури многобитово логическо поведение“ – каза Чо при подаването на заявката за патент. „Цинковият оксид е добре известно вещество, което може да образува както кристални, така и аморфни твърди вещества. Ето защо още от самото начало цинковият оксид бе очевидният, но може би не най-добрият избор. Нашата следваща стъпка ще бъде изучаването на това, доколко универсално е това поведение и при другите вещества, за да можем да оптимизираме технологията. А в най-близко бъдеще бих искал да видя дали ще можем да свържем тази технология с квантовите устройства“.

Коментари
Все още няма коментари
Статистика
Прегледи 3
Коментари 0
Рейтинг
Добавена на13 Юни 2019
ИзточникKaldata

Тагове
imgmargin0, auto
Ние във фейсбук