Z grafenu powstaną 1 THz układy

Krzem, wykorzystywany obecnie przy produkcji układów scalonych, w przyszłości prawdopodobnie zostanie zastąpiony przez grafen. Pozwoli to osiągać częstotliwość nawet 1 THz!

Nie od dziś wiadomo, że dni stosowania krzemu do produkcji wszelkiej maści układów scalonych są już policzone, technologia zakładająca wykorzystywanie krzemu jest już wyeksploatowana w niemalże maksymalnym stopniu. Jednak ciągła ewolucja, dążenie do miniaturyzacji, a co za tym idzie ciągłe zmniejszanie procesu technologicznego, w którym są wytwarzane układy scalone, zaczyna osiągać kres swoich możliwości. Niedługo więc, aby pchnąć do przodu rozwój nowych technologii i przyśpieszyć miniaturyzację urządzeń, trzeba będzie znaleźć alternatywę dla wszechobecnego już krzemu. Nie dziwi więc fakt ostatniego bumu na badania nad nowymi substancjami. I nie chodzi tutaj jedynie o laboratoria branżowych gigantów czyli IBMa, AMD czy Intela, ale do badań włącza się również coraz więcej mniejszych uniwersyteckich laboratoriów. Koniec końców, era krzemu chyli się powoli ku upadkowi, a jednym z głównych faworytów do jego zastąpienia wydaje się być grafen.

Kilka miesięcy temu świat obiegła wieść o stworzeniu przez koncern IBM tranzystora wykonanego z grafenu, mogącego pracować z częstotliwością wynoszącą aż 100 GHz! Co prawda taktowanie robi wrażenie, jednakże naukowcy z kalifornijskiego Uniwersytetu w Los Angeles zauważyli pewne ograniczenia. Wspomniane ograniczenie powoduje struktura grafenu, która umożliwia bezproblemowy przepływ ładunku elektrycznego, jednak budowa wspomnianego już tranzystora opracowana przez IBM znacząco hamują drzemiący w nim potencjał. Otóż największy problem tkwi w budowie bramki tranzystora oraz wykonania drenu - który tak samo jak bramka był wykonywany z metalowych elektrod.

Tak wygląda prawdopodobny następca krzemu - grafen

Badacze z kalifornijskiego uniwersytetu, przedstawili więc projekt jego alternatywnej budowy w której zamiast ograniczających potencjał tranzystora rozwiązań zastosowano wykonany z krzemku kobaltu, pokryty cienką warstwą izolującą z tlenku aluminium i z domieszką stopu tytanu i złota, nanoprzewód. Ze stopu złota i platyny wykonano również niezbyt optymalnie pracujący dren tranzystora. Dodatkowo w celu całkowitego wyeliminowania miejsc mogących być źródłem przebić elektryczności do głównego kanału tranzystora oprócz tzw. bramki wykorzystano platynową warstwę ochronną połączoną z grafenem. Jednak i tak skonstruowany układ ma swoje wady, gdyż wielkość tranzystora musi być średnicą zastosowanego nanoprzewodu, który w stworzonych na potrzeby badań inżynieryjnych samplach był wykonywany wielkości od 300 do 100 nm.

Jak się okazuje, przy 120 nanometrach udało się osiągnąć częstotliwość układu wynoszącą 300 GHz - czyli trzy razy więcej niż w przypadku rozwiązania giganta IBM. Jak jednak zapewniają naukowcy, dalsze zmniejszanie średnicy nanoprzewodu ma zaowocować możliwością osiągania jeszcze wyższych częstotliwości. W planach jest już wykonanie próbki wytworzonej w technologii 50 nm, która ma pozwolić osiągnąć gigantyczną częstotliwość rzędu 1 THz!

Niestety rozwiązanie zaprezentowane przez uczonych z kalifornijskiego uniwersytetu nie zyskało aprobaty wielkich koncernów, gdyż wdrożenie jego do masowej produkcji byłoby bardzo kosztowne. A głównymi kosztami byłoby przystosowanie linii produkcyjnych do tego typu technologii. Mimo znacząco większych zalet, rozwiązania laborantów z Kalifornii, IBM na razie nie zamierza z niego korzystać, bowiem pragnie skupić się na rozwoju badań nad własną metodą produkcji układów z grafenu. Która jak się okazuje od tej stosowanej w przypadku standardowych układów krzemowych różni się jedynie wymianą krzemu na grafen.

Niewątpliwie w grafenie tkwi ogromny potencjał, pytanie tylko kiedy zacznie być wykorzystywany na masową skalę?

Źródło: Bit Tech, Spectrum

Polecamy artykuły:
GeForce GTX 480 vs Radeon 5970 – pojedynek!	Eee Keyboard PC - komputer w klawiaturze	GamesCom 2010: najciekawsze nowości i gry