ПОСТАВЩИКИ МАШИН
И ОБОРУДОВАНИЯ

Учёные из Университета науки и технологий Пхохана создали транзистор, способный выполнять сразу несколько функций. Технология обещает радикально изменить мир электроники — сделать устройства компактнее, а обработку данных — в четыре раза быстрее.

В чём суть открытия?

Главная проблема современной полупроводниковой промышленности — стремление уместить всё больше функций в чипы всё меньшего размера. Чем сложнее задача, тем больше транзисторов и схем требуется. Это ведёт к усложнению конструкции и росту энергопотребления.
Ещё одна сложность возникает на этапе доработки уже готовых чипов. Чтобы не повредить их структуру, любые последующие операции (так называемый этап BEOL — back‐end‐of‐line) нужно проводить при температуре ниже 400 C.
Корейские исследователи нашли способ обойти эти ограничения. Они сосредоточились на двух материалах:

• оксиде цинка (ZnO),
• теллуре (Te).

Оба вещества можно наносить в виде тонких однородных плёнок при температуре ниже 200 C — это делает их идеальными кандидатами для полупроводников нового поколения. Объединив их, команда создала транзистор с гетеропереходом ZnO–Te.

Необычное поведение — новые возможности

Ключевое преимущество нового устройства — особый способ регулирования силы тока. В обычных полупроводниках ток растёт вместе с напряжением. Новый транзистор ведёт себя иначе: в определённых диапазонах напряжения сила тока не растёт, а падает. Это явление называют отрицательной дифференциальной крутизной (Negative Differential Transconductance, NDT).
Учёным удалось добиться ещё более впечатляющего эффекта — двойной отрицательной дифференциальной крутизны (Double Negative Differential Transconductance, D‐NDT). В этом случае падение тока происходит дважды подряд в рамках одного устройства.

Что это даёт на практике? Один транзистор может заменить сразу несколько. Например, команда успешно создала четырёхполюсник, который преобразует один входной сигнал в четыре выходных. Раньше для такой задачи требовалось несколько транзисторов, теперь достаточно одного — экономия составляет 75 %.

Реальные результаты

Эксперименты подтвердили преимущества новой технологии:

• скорость обработки данных выросла в четыре раза за один цикл входного сигнала;
• сложность схем существенно снизилась;
• появилась возможность создавать более компактные устройства.

«Это исследование демонстрирует возможность реализации сложных функций схемы на уровне одного устройства», — отмечает профессор Бён Хун Ли.
По мнению учёных, технология откроет дорогу к созданию:

• сверхкомпактных устройств с искусственным интеллектом;
• трёхмерных интегрированных полупроводниковых систем высокой плотности;
• многофункциональных интегральных схем нового поколения.

Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Functional Materials. Они дают надежду, что в ближайшем будущем электроника станет не только мощнее, но и гораздо компактнее.