A világ' legkisebb tranzisztora 1 nm hosszú, a fizika átkozott legyen

A tranzisztor mérete fontos szerepet játszik a számítástechnika fejlesztésében. Minél kisebbek a tranzisztorok, annál több fér el egy chipen, és annál gyorsabb és hatékonyabb lehet a processzor. Ezért olyan nagy hír, hogy a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium csapata sikeresen megépített egy működőképes, 1 nanométer hosszú tranzisztorkaput, amely a laboratórium állítása szerint a valaha készült legkisebb működő tranzisztor.

A számítástechnikai iparágat évek óta a Moore-törvény irányítja, amely szerint a félvezető áramkörökben a tranzisztorok száma kétévente megduplázódik. A jelenlegi generációs technológia 14 nm-es méretarányú technológiát használ, a 10 nm-es félvezetők várhatóan 2017-ben vagy 2018-ban jelennek meg olyan termékekkel, mint az Intel Cannonlake termékcsaládja.

A jövőre nézve azonban Moore törvénye kezd bajba kerülni. És a baj alatt a fizika törvényeit értem. Ugyanis míg a 7 nm-es csomópontot technikailag lehetséges szilíciummal előállítani, addig ez után a pont után problémákba ütközünk, ahol a 7 nm-nél kisebb szilícium tranzisztorok fizikailag olyan közel kerülnek egymáshoz, hogy az elektronok kvantum-alagutazást tapasztalnak. Így ahelyett, hogy a tervezett logikai kapuban maradnának, az elektronok folyamatosan áramolhatnak egyik kapuból a másikba, ami lényegében lehetetlenné teszi, hogy a tranzisztorok kikapcsolt állapotban legyenek.

És bár az olyan vállalatok, mint az Intel eredetileg bejelentették, hogy más anyagokat is vizsgálnak majd a 7 nm-es félvezetők előállításához és azon túl, a Berkeley Lab kutatócsoportja megelőzte őket, és szén nanocsöveket és molibdén-diszulfidot (MoS2 ) használtak egy 7 nm alatti tranzisztor létrehozásához. A MoS2 félvezetőként funkcionál, az üreges szén nanocső pedig kapuként működik, hogy szabályozza az elektronok áramlását.

A kutatás azonban még nagyon korai stádiumban van. A 14 nm-es méretben egyetlen lapkán több mint egymilliárd tranzisztor van, és a Berkley Lab csapata még nem dolgozott ki életképes módszert az új, 1 nm-es tranzisztorok tömeggyártására, sőt még chipet sem fejlesztett ki velük. De pusztán a koncepció bizonyítékaként az itteni eredmények mégis fontosak – az új anyagok továbbra is lehetővé tehetik a kisebb tranzisztorméreteket, és ezzel együtt a jövő számítógépeinek nagyobb teljesítményét és hatékonyságát.