Разработан революционный транзистор из германия: он сделает любой компьютер суперумным

Ученые
Фото: TU Wien | Ученые Вальтер Вебер, Масиар Систани и Рафаэль Бекле из Венского технологического университета

Оказалось, что 24 транзистора из германия заменяют 160 кремниевых. Таким образом увеличивается скорость работы и энергоэффективность устройств.

Ученые из Венского технического университета разработали транзистор, который позволит создать компьютеры нового поколения. Об этом пишет сайт Science Daily.

Традиционные кремниевые микросхемы, использующиеся в большинстве современных гаджетов, состоят из электронных компонентов, постоянно выполняющих одни и те же задачи. Новые же транзисторы способны переключаться между разными типами логических функций, что открывает возможности для искусственного интеллекта, нейросетей, алгоритмов машинного обучения, логика которых предлагает больше двух значений (0 и 1).

Австрийские инженеры решили использовать вместо кремния германий, и получили "самый гибкий транзистор в мире". Особые свойства этого вещества помогли сделать прототип компонента с небывалыми характеристиками — оказалось, что дополнительный управляющий электрод может в корне изменить структуру компьютеров.

Транзистор — это маленький элемент электронного устройства, который либо пропускает ток, либо блокирует его в зависимости от напряжения на управляющем электроде. Благодаря этим двум состояниям и работают простые логические схемы и память. Перемещение заряда зависит от материала: электроны свободно и обеспечивают отрицательный заряд или же "отрываются" от атомов — так появляются положительные "дыры", которые могут перемещаться.

транзистор, ИИ, рисунок, схема
В дополнение к обычному управляющему вентилю (красный) устройство имеет программный вентиль (синий)

Германий имеет особую электронную структуру: при появлении напряжения, оно сначала увеличивается, но после определенного порога начинает снижаться — это называется отрицательным дифференциальным сопротивлением. В германиевом транзисторе электроны и "дыры" управляются одновременно. Изобретатели соединили два электрода сверхтонкой проволокой из германия через высококачественные и чистые интерфейсы. Поверх этого разместили обычный электрод затвора, а также еще один дополнительный.

"Наш транзистор оснащен дополнительным управляющим электродом, который размещен на интерфейсах между германием и металлом. Он может динамически программировать функцию транзистора", — объяснил доктор Масиар Систани. — "С помощью управляющего электрода мы можем регулировать порог напряжения. Это дает возможность придать транзистору именно те свойства, которые нам нужны в данный момент".

Профессор Вальтер Вебер добавил, что обычно вычислительные возможности электроники зависят от количества транзисторов, каждый из которых имеет примитивные функции. Двадцать четыре транзистора из германия заменяют 160 кремниевых. Таким образом увеличивается скорость работы и энергоэффективность устройств. Некоторые детали еще нуждаются в доработке, однако команда все равно считает свое изобретение "решающим прорывом" в электронике.

Исследователи отмечают, что новые транзисторы будут особенно полезны для систем искусственного интеллекта. Человеческий мозг работает благодаря динамически изменяющимся цепям между нервными клетками. Адаптивные транзисторы позволят целенаправленно изменять схемы процессоров прямо на кристалле.

"Мы не хотим полностью заменять хорошо зарекомендовавшую себя технологию транзисторов на основе кремния нашим новым транзистором, это было бы самонадеянностью. Новая технология, скорее всего, будет включена в компьютерные микросхемы в качестве надстройки в будущем. Для некоторых приложений будет просто удобнее и эффективнее полагаться на адаптивные транзисторы", — заключил Масиар Систани.

Ранее писали о создании оптического процессора в 100 раз мощнее графических чипов. Устройство передает данные с помощью света, а потому сокращает задержки до максимума и практически не нагревается.