В Австрии разработали адаптивные транзисторы, способные принимать более двух состояний

Технология может переопределить структуру микросхем и открыть новые возможности для искусственного интеллекта и компьютерной логики.

Транзистор — это ключевой элемент современных электронных устройств. Крошечный переключатель либо пропускает ток, либо блокирует его в зависимости от напряжения на управляющем электроде.

Однако инженерам из Венского технического университета удалось реализовать конструкцию, которая позволяет переключаться не только между 0 и 1, но и разными типами логических функций — прямо на кристалле.

Для этого специалисты соединили два электрода сверхтонкой проволокой из германия (зелёная область на изображении ниже). Над сегментом разместили стандартный затвор, как в кремниевых транзисторах (красная область), а между металлом и германием расположили дополнительные управляющие электроды для динамического программирования (синяя область).

Конструкция германиевого транзистора<br />

Германий известен особой электронной структурой: при подаче напряжения, сила тока ожидаемо увеличивается, однако после определённого порогового значения этот показатель начинает падать — процесс называется отрицательным дифференциальным сопротивлением.

С помощью управляющих электродов можно смоделировать, при каком напряжении проявляется этот порог. Это приводит к новым степеням свободы, которые и придают транзистору необходимые в текущий момент времени свойства.
Масиар Систани, исследователь TU Wien

Технология находится на начальном этапе разработки, но исследователи уже представили функциональный прототип, продемонстрировав эффективность подхода. Конструкция позволила уменьшить энергопотребление и повысить производительность системы на чипе — операции, для которых раньше требовалось 160 транзисторов, теперь выполняются с 24 адаптивными элементами.

По словам инженеров, германиевая структура не заменит кремниевую, а скорее станет эффективным дополнением, особенно в таких подходящих областях, как искусственный интеллект, нейронные сети и машинное обучение.

К тому же, технология не требует каких-то новых производственных процессов — все материалы уже используются в полупроводниковой промышленности, поэтому препятствий для практического внедрения возникнуть не должно.

Ранее IBM и Samsung представили собственный метод компоновки чипов с применением вертикальных транзисторов. Конструкция позволяет удвоить производительность системы, а в перспективе — преодолеть рубеж в 1-нм.