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    在实验晶体管的该显微,蓝色高亮区域表示“应变”,其中锗原子已被迫间距小于他们觉得舒服。其中一个理由晶体管的创纪录的性能是该菌株,已经在横向松弛。

    图片:温斯顿陈省身,pouya哈希米和詹姆斯特朗尼

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研究人员展示创纪录的p型晶体管

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所有计算机芯片的一个基本组成部分的新设计拥有最高的“载流子迁移”尚未测定。


几乎所有的计算机芯片使用两种类型的晶体管:一个称为p型,为正极,和一个称为n型,为负。提高片作为一个整体的性能需要在平行这两种类型的改进。

在12月IEEE的国际电子器件会议(IEDM),来自MIT的微系统技术实验室(MTL)的研究人员提出了一个p型晶体管与尚未测量的最高“载流子迁移”。由该标准,该装置是快两倍以前的实验p型晶体管和几乎快四倍的最佳商业p型晶体管。

像其他实验高性能晶体管,新的设备获得它的速度从它的使用除硅以外的材料:在这种情况下,锗。锗的合金在商用芯片已经发现,因此锗晶体管可能是更容易集成到现有的芯片的制造工艺比从更奇特的材料制成的晶体管。

新的晶体管还采用了所谓三栅设计,它可以解决一些在非常小的尺寸(和英特尔已经在其最先进的芯片线引入)困扰着计算机电路的问题。所有这些因素,新设备提供了微芯片行业向前发展一个诱人的路径 - 一个可以有助于维持在计算能力,被称为摩尔定律的快速上涨,消费者已经开始期待。

优缺点

晶体管基本上是一个开关:在一个位置,它允许颗粒流过它充电;在其他位置上,它没有。在n型晶体管,所述粒子 - 或电荷载流子 - 电子是,及其流动产生电流普通。

在一个p型晶体管,另一方面,电荷载流子被带正电的“孔”。p型半导体不具有足够的电子,以平衡其原子的正电荷;作为电子跳来回原子之间,试图徒劳地使他们电平衡,孔流过半导体,在多波的方式传播穿过水分子通过非常小的距离局部地来回移动。

“载流子迁移”的措施如何快速充电运营商 - 无论是正面或负面的 - 移动在电场的存在。流动性增加可以转化为更快的晶体管开关速度不是,在一个固定的电压,或者对于相同的开关速度低的电压。

几十年来,在计算机芯片的每个逻辑元件具有由互补n型和p型晶体管,其巧妙的安排大大降低了芯片的功耗。在一般情况下,更容易提高n型晶体管载流子迁移;现代货箱码头研究人员的新设备证明了p型晶体管应该能够跟上。

处理应变

朱迪·霍伊特,电气工程和计算机科学教授;她的研究生温斯顿陈省身,在新的文件主要作者,詹姆斯吨。特朗尼; pouya哈希米,谁是当时澳门太阳城最新网站的博士后,现在是IBM;迪米特里·安东尼阿迪斯,电气工程的光线和玛丽亚STATA教授;并在澳门太阳城最新网站和不列颠哥伦比亚大学的同事们用“紧张”了他们的晶体管锗达到了创纪录的空穴迁移率 - 迫使其原子间距小于他们通常会找到舒适。要做到这一点,他们长大上的硅的若干不同层和硅 - 锗复合顶部的锗。锗原子自然尝试与他们下方的层,其压缩在一起的原子来排队。

“这是一种独特的一套材料结构的,我们必须做的,和卫生组织捏造这是在这里,在MTL,”霍伊特说。 “那是什么使我们能够探索限制这些材料的。你可以不买他们在这一点上。“

“这些高应变层要打破,”特朗尼补充道。 “我们在种植这些高应变层,保证它们的无缺陷紧张特别成功。”的确,霍伊特是应变硅晶体管的先驱之一,如今在几乎所有的商用电脑芯片中的技术。在去年的IEDM,她与尤金·菲茨杰拉德,材料科学与工程澳门太阳城最新网站的弗雷明斯-SMA教授获得IEEE的安德鲁秒。格罗夫奖固态设备和技术的卓越贡献。该奖项公布引霍伊特的“涉及应变硅半导体材料的开创性贡献。”

守门

新晶体管的另一个重要方面是它的三栅设计。如果晶体管是开关,投掷开关装置施加电荷到晶体管的“栅极”。在常规晶体管中,栅极坐在“信道”,通过该电荷载流子流过的顶部。晶体管已经长大时,他们的门已经缩水了。但在较小的尺寸,这种类型的锁步小型化是行不通的:大门将变得太小,可靠的开关晶体管关闭。

在三栅设计中,通道上升的芯片的表面的上方,如棚车坐在火车码。以增加其表面积,栅极缠通道的三个露边 - 因此被称为“三栅极”通过证明他们可以在三栅极晶体管实现高的空穴迁移率,霍伊特和她的团队也表明,他们的做法仍将有效在未来的芯片。

“有助于提高驱动电流的锗部分,以及部分三栅极在降低截止时的漏帮助,”克里希纳萨拉斯瓦特时,瑞基/尼尔森教授的工程在斯坦福大学,谁没有参与这项研究说。 “因此,这两个的组合只是给了下一代您一个理想的晶体管。”

萨拉斯瓦特认为,半导体产业已经计划向锗电路的举动。 “选择的是规模的硅晶体管,没有任何的性能提升 - 只是获得更高的封装密度 - 或获得更高的封装密度以及更好的表现,”他说。 “而这是相当明显,该行业将进入高应变锗。”

澳门太阳城最新网站的研究工作得到了美国的支持DARPA和半导体研究公司。


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评论

谢谢你,给我更多。

当我看完这个消息,有一件事是不是了然于心:

新的测量,即,最高的空穴迁移率比当前最高的电子迁移率更大?

感谢你的关注

莱昂纳多·马查多·卡瓦尔康蒂

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