Транзистор устанавливает новый стандарт энергоэффективности

Смартфоны, ноутбуки и смартфоны потребляют огромное количество энергии, но только около половины этой энергии фактически используется для питания важных функций. А с миллиардами таких устройств, которые используются по всему миру, значительное количество энергии уходит впустую.

Профессор Адриан Ионеску и его команда в Лаборатории Наноэлектронных Устройств EPFL (Nanolab) запустили серию исследовательских проектов, направленных на повышение энергоэффективности транзисторов. "Транзистор - самый распространённый искусственный объект, когда-либо созданный человеком", - говорит профессор Ионеску. Он позволяет использовать всю нашу вычислительную инфраструктуру и то, как мы взаимодействуем в реальном времени с портативной обработкой информации в 21 веке". Он формирует базовый блок как для цифровой, так и для аналоговой обработки сигналов".

Энергоэффективность имеет значение

"Сегодня мы знаем, что человеческий мозг потребляет примерно столько же энергии, сколько и 20-ваттная лампа", - говорит Ионеску. Несмотря на то, что наш мозг потребляет так мало энергии, он способен выполнять задачи на несколько порядков сложнее, чем тот, с которым может справиться компьютер - анализировать информацию, поступающую от наших органов чувств, и генерировать интеллектуальные процессы принятия решений". Нашей целью является разработка электронных технологий для портативных устройств, сходных по эффективности с нейронами человека".

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Транзистор, созданный исследователями EPFL, поднимает планку энергоэффективности. Разработанный в чистой комнате Инженерной школы (STI) , он состоит из 2-D слоев диселенида вольфрама (WSe2) и диселенида олова (SnSe2), два полупроводниковых материала. Известный как 2-D/2-D туннельный транзистор, он использует выравнивание зоны WSe2/SnSe2 стыка затворов. И поскольку он измеряет всего несколько нанометров, он невидим для человеческого глаза. В рамках того же исследовательского проекта команда Nanolab также разработала новую гибридную структуру двойного транспорта, которая в один прекрасный день может продвинуть производительность технологии еще дальше.

С помощью этого транзистора команда EPFL также преодолела одно из фундаментальных ограничений электронных устройств. "Думайте о транзисторе, как о выключателе, который требует энергии для включения и выключения", - объясняет Ионеску. По аналогии представьте, сколько энергии потребуется, чтобы подняться на вершину швейцарской горы и спуститься вниз в следующую долину". Тогда подумайте, сколько энергии мы могли бы сэкономить, проложив вместо этого туннель через гору". Именно этого и добивается наш 2-D/2-D туннельный транзистор: он выполняет ту же самую цифровую функцию, потребляя гораздо меньше энергии".

До сих пор ученым и инженерам не удалось преодолеть этот фундаментальный предел потребления энергии для 2-D/2-D компонентов этого типа. Но новый транзистор все это меняет, устанавливая новый стандарт энергоэффективности в процессе цифрового переключения. Команда Nanolab сотрудничала с группой во главе с профессором Матье Луизье из ETH Цюриха для проверки и подтверждения свойств нового туннельного транзистора с помощью атомистического моделирования. "Мы впервые преодолели этот фундаментальный предел и одновременно добились более высоких характеристик, чем стандартный транзистор, изготовленный из того же 2-D полупроводникового материала, при очень низком напряжении питания", - говорит профессор Ионеску.

Эту новую технологию можно было бы использовать для создания электронных систем, которые почти так же энергетически эффективны, как и нейроны в нашем мозге. "Наши нейроны работают при напряжении около 100 милливольт (мВ), что примерно в 10 раз меньше, чем напряжение стандартной батареи", - говорит профессор Ионеску. "В настоящее время наша технология работает при 300 мВ, что делает ее примерно в 10 раз более эффективной, чем обычный транзистор". Ни один другой существующий сегодня электронный компонент не приближается к такому уровню эффективности.Этот долгожданный прорыв имеет потенциальное применение в двух областях: носимые технологии (такие как смарт-часы и умная одежда) и чипы для бортового ИИ. Но превращение этого лабораторного доказательства в промышленный продукт потребует еще нескольких лет напряженной работы. опубликовано econet.ru

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet