Världens minsta transistor är 1 nm lång, fysiken är förbannad

Transistorstorlek är en viktig del av förbättringen av datortekniken. Ju mindre transistorerna är, desto mer kan man få plats på ett chip och desto snabbare och effektivare kan processorn bli. Därför är det en stor nyhet att ett team vid Lawrence Berkeley National Laboratory har lyckats bygga en fungerande 1 nanometer lång transistorgrind, som enligt laboratoriet är den minsta fungerande transistor som någonsin tillverkats.

I åratal har dataindustrin styrts av Moores lag, som säger att antalet transistorer i en halvledarkrets fördubblas vartannat år. Den nuvarande generationens teknik använder teknik i 14nm-skala, med 10nm-halvledare som förväntas släppas 2017 eller 2018 med produkter som Intels Cannonlake-serie.

Men om man ser till framtiden börjar Moores lag få problem. Och med problem menar jag fysikens lagar. Ni förstår, även om 7nm-noden är tekniskt möjlig att producera med kisel, når man efter den punkten problem, där kiseltransistorer som är mindre än 7nm blir så fysiskt nära varandra att elektroner upplever kvanttunnling. I stället för att stanna i den avsedda logiska grinden kan elektronerna kontinuerligt flöda från en grind till nästa, vilket i princip gör det omöjligt för transistorerna att vara avstängda.

Och även om företag som Intel ursprungligen hade meddelat att de skulle utforska andra material för att tillverka 7nm halvledare och längre, så har forskargruppen från Berkeley Lab slagit dem på fingrarna, genom att använda kolnanorör och molybdendisulfid (MoS2 ) för att skapa en transistor på under 7nm. MoS2 fungerar som halvledare och det ihåliga kolnanoröret fungerar som grind för att styra elektronflödet.

Detta sagt är forskningen här fortfarande i ett mycket tidigt skede. På 14nm har en enda die över en miljard transistorer, och Berkley Lab-teamet har ännu inte utvecklat en fungerande metod för att massproducera de nya 1nm-transistorerna eller ens utvecklat ett chip som använder dem. Men enbart som konceptbevis är resultaten här ändå viktiga – att nya material kan fortsätta att möjliggöra mindre transistorstorlekar, och därmed ökad kraft och effektivitet för framtidens datorer.