Små transistorer kan förbättra energieffektiviteten i elektronik med kvantmekaniska framsteg

StockholmForskare vid MIT har gjort ett betydande framsteg för att göra elektronik mer effektiv genom att skapa mycket små transistorer som bara är några nanometer breda. Detta genombrott, baserat på framsteg inom kvantmekanik, syftar till att övervinna de nuvarande begränsningarna hos transistorer gjorda av kisel. Kiseltransistorer möter en fysisk utmaning som hindrar dem från att fungera vid lägre spänningar, vilket minskar deras energieffektivitet. MIT:s team försöker lösa detta problem med sina små transistorer gjorda av material som galliumantimonid och indiumarsenid.

Dessa nanoskaliga transistorer erbjuder flera viktiga fördelar:

• De fungerar vid lägre spänningar än traditionella transistorer, vilket ökar energieffektiviteten.
• Deras vertikala 3D-design möjliggör mer kompakta och kraftfulla kretsar.
• Kvantmekaniska tunnlings- och begränsningseffekter förbättrar deras prestanda.

Dessa transistorer fungerar annorlunda än traditionella eftersom de använder kvanttunnelering. Denna process gör det möjligt för elektroner att passera genom barriärer istället för att gå över dem. Det gör att enheten kan växla mellan på och av mer effektivt. När elektroner begränsas till mycket små utrymmen förbättras deras beteende, vilket förstärker tunneleringen och ökar strömmen, något som är viktigt för högsnabbig användning.

Läs också:

Idag · 03:37

Tarmbakterier byter gener och ändrar försvar: nya insikter om mikrobiell konkurrens i mag-tarmkanalen

Denna teknik gör det möjligt att placera fler transistorer på en enda chip, vilket ökar processorkraften och snabbar upp beräkningarna. Detta är mycket viktigt för artificiell intelligens. För industrier som kräver snabba beräkningar, som datacenter och vetenskaplig forskning, kan detta leda till betydande förbättringar i effektivitet och prestanda.

Trots att dessa små transistorer har potential, finns det hinder för att göra dem redo för marknaden. Att skapa så små enheter—endast några få nanometer stora—kräver extremt exakt tillverkning. Små skillnader i storlek kan ändra hur elektroner beter sig och påverka enheternas prestanda. Forskare vid MIT arbetar intensivt med att förbättra sina tillverkningsmetoder för att säkerställa att varje chip är likadant.

Kvantgenomträngningstransistorer kan i framtiden ersätta kisel i många elektroniska apparater. De lovar att använda mindre energi och ge mer beräkningskraft, vilket skulle kunna förändra enheter som smartphones och superdatorer. Även om de för närvarande främst finns i forskningslaboratorier, kan dessa små innovationer vara nyckeln till mer effektiva elektronikprodukter i framtiden.