IBM našlo alternativu ke křemíkovým tranzistorům

Nový typ tranzistoru by se mohl stát součástí obvodů napodobujících činnost lidského mozku.

IBM našlo alternativu ke křemíkovým tranzistorům


Navrhovaný typ tranzistoru by měl být vyráběn ze silně korelovaných materiálů, jejichž vlastnosti umožní vytvoření výkonnějších a energeticky méně náročných výpočetních obvodů.


„Dnes používané tranzistory jsou tu s námi již neuvěřitelných 50 let,“ řekl šéf výzkumu Stuart Parkin, podle kterého je třeba začít uvažovat o použití alternativních materiálů. Vhodných materiálů schopných zcela nahradit křemík však není mnoho. Nejvíce nadějí vědci vkládají právě do korelovaných elektronických systémů.

Parkinovu týmu se jako prvnímu na světě podařilo převést oxidy kovů z izolovaného do vodivého stavu použitím kyslíkových iontů v materiálu. Podrobnosti své práce vědci zveřejnili v posledním vydání časopisu Science.

Obvody používané v dnešních procesorech, pamětích a dalších počítačových součástkách jsou tvořeny velkým počtem integrovaných tranzistorů vyrobených z křemíkových destiček. Samotné tranzistory fungují na principu regulace procházejícího proudu pomocí malého napětí na bázi tranzistoru. Tímto způsobem lze průchodu elektrického proudu i zcela zabránit.

Metoda IBM řeší přepínání mezi vodivým a nevodivým stavem jiným způsobem. Vše spočívá ve využití již zmíněných silně korelovaných materiálů, mezi které patří například oxidy kovů. Teoreticky by se tyto materiály měly chovat jako vodiče, ale ve skutečnosti mají izolační účinek. Za jistých podmínek je však možné jejich stavy automaticky měnit.

Samotný výzkum probíhá již několik let. Předchozí pokusy skončily nezdarem poté, co se vědci snažili změnit vodivé stavy vyvíjením tlaku na materiál nebo změnou jejich teploty. Respektive, žádný z těchto přístupů by nebylo možné aplikovat pro masovou výrobu tranzistorů. Změna stavů pomocí kyslíkových molekul již podle IBM představuje vhodnější řešení.

Jednoduše řečeno, metoda IBM spočívá v přivedení elektronů do kontaktu s iontovou kapalinou, která je tvořena velkými, nepravidelně tvarovanými molekulami. Když je do této kapaliny přivedeno napětí a kapalina je umístěna na oxidech kovů, materiál se změní z vodiče do izolátoru, nebo naopak.

Takový přístup má mnoho výhod. Takto vytvořené tranzistory by se podle vědců měly vyznačovat mnohem větší energetickou úsporností než křemíkové tranzistory, protože odpadne nutnost neustálého propojení se zdrojem energie. Na druhou stranu probíhá změna stavů u nových tranzistorů pomaleji než u křemíku, což je však vynahrazena jejich větší flexibilností.

Teoreticky by nové tranzistory měly být schopné napodobit funkci lidského mozku. „Víme totiž, že mozek dokáže zpracovat výpočetní operace až milionkrát rychleji než počítače postavené na křemíkových obvodech,“ vysvětlil Parkin.

Úvodní foto: © kromkrathog - Fotolia.com










Komentáře