Ученые создали самый маленький транзистор в мире
Увеличение производительности вычислительной техники с одновременным удешевлением её себестоимости – задача, которая стояла перед изобретателями 50, 30 и 10 лет назад. Актуальна она и сегодня. Поставленная цель из года в год достигается одним и тем же путём – уменьшением размеров компонентов микросхем и в первую очередь транзисторов. На настоящем этапе достигнут уровень в 18 млрд транзисторов в одной микросхеме. Однако, как выяснилось несколько лет назад, – это не предел и место для манёвра по уменьшению главного элемента системы ещё есть.
Величина самого маленького транзистора в мире на сегодняшний день составляет всего 1 нанометр. Этот микроскопический порог американские учёные преодолели и уже доказали, что уменьшать можно ещё, а значит, предел возможности развития компьютерных технологий, согласно закону Г. Мура, все ещё не достигнут. А это в свою очередь гарантирует человечеству регулярное (раз в два года) усиление мощности и производительности вычислительной техники.
Гордон Мур и его закон
Гордон Мур – известный американский учёный, инженер и изобретатель. Широкому кругу общественности он известен как основатель фирмы «Интел» и основоположник закона Мура, который сегодня является основным принципом развития полупроводниковой отрасли. Будущий учёный родился в Сан-Франциско в 1929 году, окончил университет, защитил диссертацию в области химии и физики (став доктором наук), некоторое время проработал в лаборатории прикладной физики в университете Хопкинса. А затем, осознав что будущее за кремниевыми транзисторами, оставил всё и решил посвятить себя их изучению.
Летом 1968 года Г. Мур вместе с соратником Робертом Нойсом основали собственное предприятие под названием INTEL. Г. Мур до 1987 замещал должность исполнительного директора. Выйдя на пенсию, учёный стал почётным председателем им же основанной компании. В этой должности он остаётся до сих пор.
Изучая кремниевые транзисторы, инженер установил некую закономерность. Согласно ей, количество транзисторов в микропроцессоре должно удваиваться каждый год. Позже утверждение было скорректировано: удвоение количества транзисторов должно происходить раз в два года. Этот закон стал определяющим в процессе эволюции и совершенствования полупроводниковых схем с целью повышения мощности и снижения себестоимости.
Если объяснить закон Мура простыми словами, то он означает буквально следующее: мощность вычислительной техники и её производительность увеличиваются в два раза каждые два года.
Говоря о своем законе, сам Мур подчеркивал, что этот закон не вечен. Рано или поздно он перестанет действовать, поскольку предел темпа развития технологий существует.
Похожие наблюдения
Закон Мура не является строгим и эмпирическим. Он не соблюдается в точности, но с высокой долей соблюдения сроков. Поэтому это не столько закон в научном смысле слова, сколько работающее наблюдение. Существуют и другие выявленные закономерности, которые можно назвать интерпретациями основного закона Мура. Например, замечено, что каждые полтора года удваиваются тактовая частота процессоров и производительность устройств, а количество транзисторов, приходящихся на один кристалл увеличивается и вовсе каждые 12 месяцев, при этом себестоимость производства чипа каждые 18 месяцев снижается вдвое.
Где создали самый маленький транзистор?
Именно руководствуясь законом Мура, учёные постоянно ищут способы уменьшения размеров транзисторов, входящих в кристалл микросхемы. Чем он меньше, тем большее их количество можно включить в микросхему, за счет чего и достигается увеличение мощности и производительности вычислительной техники.
Самым маленьким на сегодняшний день транзистором считается тот, что создан в американской Национальной лаборатории в институте Беркли. Инженерной группой руководил Али Джавей. Величина изобретения – 1 нанометр. Чтобы было понятнее – толщина человеческого волоса 50000 нанометров.
Какие перспективы?
До недавнего времени размер одноатомного процессора величиной в 5 нанометров считался пределом. Однако ученые доказали, что при правильном выборе архитектуры микросхемы и материала размеры транзистора всё ещё можно уменьшать, а это значит, что предел закона Мура всё ещё не наступил.
В качестве материала были выбраны полые углеродные нанотрубки диаметром в 1 нанометр. Толщина стенки такой трубы – один атом углерода, а длина – 10 нанометров. Электроды, подающие и отводящие ток с этой нанотрубки, выполнены из молибдена с примесью кобальта. Такой состав хорошо сочетается и контактирует с углеродом.
Однако одна углеродная трубка проводила через себя недостаточное количество тока. Поэтому инженеры нашли способ укладывать в ряд несколько трубок ещё меньшей длины – 7 нанометров. С учётом всего вышеописанного полный размер этого самого маленького в мире нанотрубочного транзистора составил всего 40 нанометров. Это уже сегодняшний день. А что завтра?
На повестке для разработчиков (которые по прежнему руководствуются законом Мура) – уменьшение размера транзистора с целью повышения производительности техники. Собственно, цель та же, что была и 20, и 30 лет назад. Вот только теперь длина трубок будет всего 5 нанометров.
