Кремний, берегись — исследователи нашли будущее полупроводников

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT), Университета Хьюстона и других учреждений только что опубликовали интересную статью , в которой рассуждают о будущем кремния, а точнее, о его возможном отсутствии.

Согласно отчету, использование кубического арсенида бора (c-BA) вместо кремния в производстве полупроводников может принести множество преимуществ, в том числе лучшие тепловые характеристики, проводимость и повышение производительности, достойное будущего вычислений. Кремний устареет?

Поскольку аппаратное обеспечение с каждым годом становится все более и более мощным, защита от перегрева становится все более серьезной проблемой для производителей по всему миру. С некоторыми выпусками следующего поколения, такими как, по слухам, графическая карта Nvidia GeForce RTX 4090 , для которой, как говорят, требуется блок питания мощностью до 1200 Вт, тепло, выделяемое этими типами оборудования, действительно сильное, и это будет только хуже с каждым разом. генерация продуктов.

В результате растущего потенциала, который подавляется современными технологиями, ученые пытаются придумать способы улучшения вычислений в целом, и один из основных способов сделать это — заменить кремний в качестве основного материала, используемого при производстве полупроводников. Кремний широко используется в настоящее время, и его можно найти во всех видах чипов, но это не идеальное решение; наоборот, у него много недостатков.

Массачусетский технологический институтобъясняет , что электроны легко проникают сквозь структуру кремния, но это далеко не так эффективно для «дырок» — термин, который относится к положительно заряженным аналогам электронов. Кремний хорошо справляется только с отрицательно заряженными электронами. Это также действительно плохое решение, когда речь идет о теплопроводности, настолько, что высокие температуры в лучших процессорах являются общепринятой нормой, и с этим нужно бороться с помощью различных решений для охлаждения.

Теперь исследовательская группа, участвующая в этом проекте, решила найти лучший вариант, чем кремний, и они обнаружили, что кубический арсенид бора решает обе проблемы кремния. Он одинаково хорош как для электронов, так и для «дырок», открывая дверь на совершенно новый уровень вычислений.

«Это важно, потому что, конечно, в полупроводниках у нас есть как положительные, так и отрицательные заряды в равной степени. Итак, если вы строите устройство, вам нужен материал, в котором и электроны, и дырки движутся с меньшим сопротивлением», — сказал Ган Чен, ведущий профессор машиностроения Массачусетского технологического института. В отчете также подчеркивается, что кубический арсенид бора обеспечивает до 10 раз лучшую теплопроводность, чем его кремниевые аналоги. Он превосходит даже медь, причем с большим отрывом.

Если кубический арсенид бора решает обе самые большие проблемы кремния, он звучит как идеальный полупроводниковый материал. В статье ученые называют это «изменением правил игры». Поэтому вполне логично, что кремний останется позади, поскольку будущее вычислений переходит к лучшим материалам. Но это не так просто.

До сих пор кубический арсенид бора производился только небольшими партиями, предназначенными для испытаний. Кремния много, и его легко достать, но арсенида бора не так много. Исследователи ясно дают понять, что до сих пор неясно, можно ли когда-либо использовать кубический арсенид бора в достаточно больших объемах, чтобы заменить кремний. Возможно, его можно было бы использовать в небольших партиях для полупроводников, которые действительно требуют дополнительной мощности. Похоже, нам придется придерживаться проверенного временем кремния — по крайней мере, до тех пор, пока не появится лучшее решение.