Исследователи из Южной Кореи разработали новый тип полупроводникового транзистора, который способен выполнять задачи, для которых сегодня требуется сразу несколько электронных компонентов. Разработка может помочь создавать более компактные, быстрые и энергоэффективные микросхемы для устройств с искусственным интеллектом, носимой электроники и будущих 3D-чипов.
Современные процессоры и микросхемы содержат миллиарды транзисторов. Чем больше функций нужно реализовать, тем сложнее становится схема и тем больше места она занимает. Учёные из Пхоханского университета науки и технологий решили пойти другим путём: не увеличивать количество транзисторов, а сделать каждый из них более функциональным.
Для создания нового устройства исследователи использовали оксид цинка и теллур. Эти материалы позволяют изготавливать полупроводниковые слои при температурах до 200 градусов Цельсия. Это особенно важно для многослойных микросхем, где чрезмерный нагрев может повредить уже сформированные нижние слои.
Главная особенность нового транзистора заключается в его необычном поведении. В обычной электронике при увеличении напряжения через транзистор проходит больше тока. Здесь же в определённый момент происходит обратный эффект — ток временно уменьшается. Причём исследователям удалось добиться такого перехода сразу дважды в рамках работы одного устройства.
На практике это позволяет одному транзистору выполнять более сложную обработку сигналов, которая обычно требует нескольких отдельных компонентов.
Чтобы продемонстрировать возможности технологии, учёные собрали схему учетверения частоты сигнала — устройство, которое преобразует один входной сигнал в четыре выходных. Если в традиционной электронике для такой задачи требуется четыре транзистора, то новый подход позволил обойтись всего одним.
В результате количество необходимых транзисторов удалось сократить на 75%, а объём обработки данных за один цикл сигнала вырос в четыре раза.
По мнению авторов работы, технология может найти применение в компактных устройствах с искусственным интеллектом, умных часах, наушниках, датчиках и перспективных трёхмерных микросхемах, где особенно важны экономия пространства и энергоэффективность. Проект был профинансирован Министерством науки и ИКТ Южной Кореи.