Без кремния: Электроника без границ
Проходящий сейчас докторантуру в США Вей-Сяо Хуан (Weixiao Huang) — сын обычных крестьян из китайской глубинки. Но этот «простой паренек» сумел сделать открытие, которое в один прекрасный день может совершить переворот в современной электронике, полностью вытеснив из нее традиционные кремниевые микросхемы.
Его изобретение — транзистор, построенный на новом материале, нитриде галлия (GaN), который обладает совершенно уникальными свойствами. Он поможет не только существенно снизить энергопотребление микросхем, но и повысить их производительность, и расширить диапазон рабочих температур.
«Последние десятилетия, — делится сам Вей-Сяо Хуан, — кремний был ключевым элементом полупроводниковой индустрии. Но по мере того, как электроника становится все более сложной и требует все более производительных элементов, инженеры изучают возможности новых альтернативных материалов. Таким является и нитрид галлия, способный работать более производительно и при более экстремальных условиях».
В основе своей транзистор представляет собой прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим. Сегодняшние транзисторы используют полупроводниковые транзисторы на основе кремния и металлических оксидов. Но Вей-Сяо Хуану удалось разработать новый, на основе металлических оксидов и GaN. И, хотя ученым давно известны прекрасные проводящие свойства галлия и соединений на их основе, полнофункциональное действующее устройство получено впервые. По словам Хуанга, его прибор уже продемонстрировал рекордные характеристики производительности.
Кроме того, он считает, что его разработка способна соединить в одной микросхеме сразу несколько важных функций, существенно упростив электронные системы. Ну а энергопотребление таких схем настолько ниже, что если однажды они полностью заменят кремниевые, то экономия будет ощутима в глобальном масштабе. Прекрасная теплопроводность снимет многие проблемы, связанные с охлаждением микросхемы. Не стоит забывать и об устойчивости: GaN-схемы позволят электронике спокойно работать в агрессивных условиях высоких температур и жесткой радиации.
Все это чрезвычайно радует не только изобретательного ученого, но и нас, простых потребителей, особенно на фоне предсказанного кризиса в схемотехнике. Действительно, в ближайшие 10−15 лет разработчики могут столкнуться с фундаментальными физическими принципами, которые остановят дальнейшее уменьшение традиционных микросхем: меньше уже некуда. Об этом мы рассказывали в статье «Границы Мура».
По публикации PhysOrg.Com