Verdens mindste transistor er 1 nm lang, fysikken kan rende mig

Transistorstørrelsen er en vigtig del af forbedringen af computerteknologien. Jo mindre dine transistorer er, jo mere kan du få plads til på en chip, og jo hurtigere og mere effektiv kan din processor blive. Derfor er det en stor nyhed, at det er lykkedes et hold på Lawrence Berkeley National Laboratory at bygge en funktionel 1 nanometer lang transistorgate, som laboratoriet hævder er den mindste fungerende transistor, der nogensinde er fremstillet.

I årevis har computerindustrien været styret af Moores lov, som siger, at antallet af transistorer i et halvlederkredsløb fordobles hvert andet år. Den nuværende generations teknologi anvender teknologi i 14nm-skalaen, og 10nm-halvledere forventes at blive frigivet i 2017 eller 2018 med produkter som Intels Cannonlake-linje.

Men når man ser på fremtiden, begynder Moores lov at løbe ind i problemer. Og med problemer mener jeg fysikkens love. Ser du, selv om det teknisk set er muligt at producere 7nm-noden med silicium, når man efter dette punkt til problemer, hvor siliciumtransistorer mindre end 7nm bliver så tæt fysisk tæt på hinanden, at elektroner oplever kvantetunnelføring. Så i stedet for at blive i den tilsigtede logiske gate kan elektronerne løbende strømme fra den ene gate til den næste, hvilket i bund og grund gør det umuligt for transistorerne at have en slukket tilstand.

Og mens virksomheder som Intel oprindeligt havde meddelt, at de ville udforske andre materialer til fremstilling af 7 nm halvledere og mere, har Berkeley Lab-forskningsholdet slået dem ihjel ved at bruge kulstofnanorør og molybdændisulfid (MoS2 ) til at skabe en sub-7 nm-transistor. MoS2 fungerer som halvleder, mens det hule kulstofnanorør fungerer som gate til at styre elektronstrømmen.

Det er dog sagt, at forskningen her stadig er på et meget tidligt stadie. Ved 14nm har en enkelt die over en milliard transistorer på sig, og Berkley Lab-holdet har endnu ikke udviklet en levedygtig metode til masseproduktion af de nye 1nm-transistorer eller endda udviklet en chip, der anvender dem. Men alene som et proof of concept er resultaterne her stadig vigtige – at nye materialer fortsat kan muliggøre mindre transistorstørrelser og dermed øget effekt og effektivitet for fremtidens computere.