Инженеры десятилетиями уменьшали транзисторы, чтобы размещать на компьютерных чипах больше таких элементов и повышать производительность. Как пишет Live Science, развитие искусственного интеллекта сделало эту задачу особенно актуальной. Однако теперь специалисты обсуждают не только размеры транзисторов, но и целесообразность дальнейшего уменьшения.
Транзистор работает как электрический переключатель, который включает и выключает ток. Современные устройства содержат миллиарды таких элементов, обеспечивающих обработку и хранение нулей и единиц. Чем меньше транзисторы, тем больше их можно разместить на одном чипе, что обычно повышает его скорость и функциональность.
Исследователи уже создали экспериментальные устройства, в которых движением электронов управляет отдельный атом. При этом остальные части конструкции пока остаются значительно крупнее. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology, ученые использовали двумерные полупроводники, включая дисульфид вольфрама, и уменьшили ширину канала наноленточного транзистора до 25 нанометров.
Двумерные полупроводники состоят из слоя толщиной в один или несколько атомов. Благодаря этому электрическим током в них можно управлять точнее, чем в традиционном кремнии, что открывает путь к созданию еще более компактных транзисторов. При этом в ближайшее десятилетие кремниевые элементы, как ожидается, продолжат уменьшаться, но темпы этого процесса будут ниже, чем раньше.
Размер остается не единственным фактором при разработке чипов. Важны также стоимость проектирования и производства, возможность надежно выпускать миллиарды транзисторов и их энергопотребление. Устройство, которое работает в лаборатории, не обязательно удается производить на заводе в больших объемах и по приемлемой цене.
Из-за ограниченного пространства инженеры все чаще рассматривают трехмерную компоновку, при которой транзисторы размещаются слоями друг над другом. Такой подход позволяет увеличить вычислительную мощность даже при умеренном уменьшении отдельных элементов. По словам профессора Джорджского технологического института Сумана Датты, транзисторы будут делать меньше, пока это позволяет контролировать физические процессы и сохранять экономическую целесообразность.
Фото: Bettmann via Getty Images
