Silikon tabanlı transistörlerin ömrünü ve verimliliği artırmak için kuantum fiziğinden öğrenilen teknikler kullanılıyor.
Yarı iletken sektöründe bildiğiniz gibi transistörler küçüldükçe üreticilerin başa çıkması gereken sorunlar da bir o kadar artıyor. Purdue Üniversitesi’nden araştırmacılar, silikon bazlı yarı iletkenlerin ömrünü uzatabilecek yeni nesil transistör teknolojisinde bir dönüm noktasına ulaştı.
CasFET (Cascade Field Effect Transistor) adlı yeni tasarım, daha düşük anahtarlama voltajlarına, daha düşük güç tüketimine ve daha yoğun tasarımlara izin verecek. Bu alanda çalışmalar yürüten Tillman Kubis, son yıllarda transistör sektörünün artan teknik zorluklar ve yükselen maliyetler nedeniyle sıkıntılarla karşı karşıya olduğunu söylüyor.
“Transistörler, her ikisi arasında geçiş yapmak için yeterince yüksek bir açık akıma (ON-current) ve yeterince düşük kapalı akıma ((OFF-current) ihtiyaç duyarlar. Bu zorluklar, son sekiz yılda transistörlerin ölçek küçültülmesini önemli ölçüde yavaşlattı ve daha güçlü CPU nesillerinin piyasaya çıkmasını zorlaştırdı. Bu zorluğun daha iyi tanınan örneklerinden biri, Intel’in 10nm ve 7nm teknolojilerine geçiş süreciydi. Bu da AMD’nin CPU alanında yeniden canlanmasına yardımcı oldu.”
Samsung, 3nm süreçleri için GAAFET (Gate All Around Field Effect Transistor) teknolojisini kullanıyor ve 2022 yılı içinde seri üretim bekleniyor. FinFet’in halefi olan teknoloji, transistörleri bir kanalın dört tarafında dört kapıya sahip olacak şekilde yeniden tasarlıyor. Bu da daha iyi transistör yalıtımı sağlıyor, voltaj sızıntılarını sınırlıyor ve aynı anahtarlama etkisi için daha düşük voltajların uygulanmasına izin veriyor. Nihayetinde ise çok sayıda transistörün sıkı sıkıya yan yana yerleştirilmesi mümkün oluyor. Samsung, bu yaklaşımın transistör tasarımında (5nm FinFET’e kıyasla) %35’lik bir alan küçültmesine imkan tanıdığını söylüyor.
CasFET tasarımı ise transistör üretim tasarımında bir sonraki olası adım olarak kendini gösteriyor. Yeni teknikle birlikte transistörün taşıma yönüne dik olan üst örgü yapıları kullanılıyor, bu da değiştirilebilir kademeli durumlara izin veriyor.
Ekip şu anda ilk CasFET prototipini geliştiriyor ve maliyet, malzeme kullanılabilirliği, tipik transistör üretiminden geçiş kolaylığı ve performans arasında doğru dengeyi bulmak için çalışıyorlar.
