Учёные представили революционный транзистор — он один заменяет целые логические схемы

Учёные сделали шаг в интересном направлении в производстве полупроводников — они разработали динамически программируемый транзистор, который один может реализовать такую многокомпонентную логику, как NOR, NAND и другую. Предложенный транзистор легко ложится на существующую инфраструктуру производства и не использует экзотические материалы. Особенный выигрыш от его использования ожидается в сфере искусственного интеллекта.

Источник изображения: ACS Nano

Обычный транзистор состоит из двух электродов для токопроводящего канала и ещё одного электрода для управления каналом (затвором). Управление затвором позволяет пропускать ток через транзистор или запирать его. На этом принципе базируется практически вся современная цифровая электроника. Исследователи из Венского технического университета (TU Wien) предложили добавить в структуру транзистора два дополнительных электрода и соединить их тончайшей нитью из чистого германия (Ge). И это принесло успех.

Благодаря своим электронным свойствам германий демонстрирует эффект отрицательного дифференциального сопротивления. Это означает, что по мере увеличения тока на определённом участке напряжение перестаёт увеличиваться и образуется провал. Чем больший ток мы подаём на таком отрезке вольтамперной характеристики, тем меньше напряжение, что также можно использовать для переключения прибора (сигнала).

Этот дополнительный металл-германиевый переход (в качестве металлических электродов использован алюминий) позволяет программировать транзистор на заданные пороговые напряжения переключения состояний. Подчеркнём, этот порог можно динамически устанавливать на заданном уровне — это фактически программирование транзистора на ряд последовательных логических операций вместо простого «включено» или «выключено».

«До сих пор интеллект электроники возникал просто благодаря соединению нескольких транзисторов, каждый из которых обладал лишь довольно примитивной функциональностью. В будущем этот интеллект может быть перенесён на адаптивность самого нового транзистора, — сказал профессор Вальтер Вебер (Walter M. Weber). — Арифметические операции, для которых ранее требовалось 160 транзисторов, благодаря этой повышенной адаптивности станут возможны с 24 транзисторами. Таким образом, скорость и энергоэффективность схем также могут быть значительно увеличены».

Данные по этой работе были опубликованы в издании ACS Nano и полностью доступны на сайте издания.

Источник