Transistörlerde sınırları aşmak için kuantum tünelleme dönemi

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT), yeni bir nano transistör tasarımıyla elektronik dünyasında devrim yaratma yolunda önemli bir adım attı. Modern elektroniklerin temel yapı taşlarını oluşturan silikon tabanlı transistörler, her fiziksel varlık gibi fizik kurallarına bağlı sınırlamalardan etkileniyor. Bu sınırlamalar, özellikle enerji verimliliğini ve performansı artırmak isteyen mühendislerin karşısına bir engel olarak çıkıyor. MIT’li bir grup mühendis, kuantum mekaniğinin benzersiz etkilerini kullanarak bu sınırları aşabilecek radikal bir çözüm geliştirdi.

Boltzmann’ın tiranlığını yıkmak

MIT ekibinin çözüm getirmeye çalıştığı en büyük sorunlardan biri, "Boltzmann tiranlığı" olarak bilinen sınırlama. Boltzmann tiranlığı, bir silikon transistörü açıp kapatmak için gerekli voltajın alt sınırını belirleyen temel bir fiziki limiti ifade ediyor. Bu voltaj seviyesini çok düşürmeye çalıştığınızda, transistör açma-kapama işlevini kaybediyor ki bu da, enerji verimliliğinde büyük ilerlemeler kaydedilmesini engelliyor. Özellikle yapay zeka gibi yüksek enerji tüketen uygulamalar giderek yaygınlaşırken bu durum daha kritik hale geliyor.

MIT mühendisleri, geleneksel silikon yerine galyum antimonit ve indiyum arsenit gibi benzersiz yarı iletken malzemeler kullanarak deneysel transistörler ürettiler. Araştırmaları, Intel’in desteğiyle finanse edilen ve Nature Electronics dergisinde yayımlanan bu transistörlerin, enerji verimliliği ve performansta devrim yaratabileceği belirtiliyor.

Transistörlerin bu eşsiz özelliklerinin kaynağı, MIT.nano tesisinde özel olarak tasarlanmış 3D nanotel heteroyapılarına dayanıyor. Sadece 6 nanometre çapında olan bu dikey nanoyapılar, MIT mühendislerinin raporladığı en küçük 3D transistörlerden biri olarak öne çıkıyor.

Kuantum tünelleme ile sınırların ötesine geçiş

Bu boyutta, kuantum etkilerinin devreye girmesiyle transistörler, silikonun fiziksel sınırlarını aşarak daha düşük voltajda çalışabiliyor. MIT mühendisleri, transistörleri elektronların yalıtıcı bir tabaka üzerinden geçmek yerine kuantum tünelleme adı verilen bir etki ile adeta "teleportasyon" yaparak geçmesini sağlamak üzere tasarladı. Ayrıca, nanotellerin küçültülmüş boyutları nedeniyle materyallerin özellikleri kuantum hapsedilme etkisiyle değişime uğruyor.

Ayrıca bkz.

Çöküş sürüyor! AMD, ilk kez kritik bir alanda Intel’i geçti

Bu etkileri birleştiren MIT transistörleri, silikonun başaramayacağı bir şeyi gerçekleştirdi: çok daha düşük voltajla çok hızlı anahtarlama. Deneylerde, bu yeni transistörlerin anahtarlama voltaj eğimlerinin geleneksel silikonun limitlerinden daha keskin olduğu gözlemlendi. Hatta performansın, diğer deneysel tünelleme transistörlerine göre yaklaşık 20 kat daha iyi olduğu belirtiliyor.

Projenin baş yazarı Yanjie Shao, bu teknolojinin gelecekte silikonu değiştirebilecek potansiyele sahip olduğunu ve silikonun mevcut tüm işlevlerini çok daha iyi bir enerji verimliliğiyle sunabileceğini belirtiyor. Ancak, bu teknolojinin ticarileştirilmesi uzun bir süreci de gerektiriyor. Araştırma ekibi bunun farkında olsa da kavramsal bir kanıtın sunulmuş olmasına bir atılım gözüyle bakıyor. Ekip ayrıca nano ölçekli transistörlerin tüm çip boyunca daha homojen hale getirilmesi için üretimin iyileştirilmesi gerektiğini belirtiyor.

Haberi DH'de Gör Yorumlar ve Diğer Detaylar