Zinātnieki ir radījuši jaunu materiālu mikroshēmām, kurā elektrība pārvietojas neparasti viegli. Tas veidots no ļoti plānas germānija kārtiņas, kas uzklāta uz silīcija pamatnes. Šis atklājums var būtiski mainīt, kā nākotnē tiks veidoti ātrāki un energoefektīvāki datori.
Silīcija ierobežojumi un jaunu materiālu meklējumi
Silīcijs jau ilgu laiku ir galvenais materiāls datoru mikroshēmu ražošanā. Tomēr mikroshēmas kļūst arvien mazākas, patērē vairāk enerģijas un izdala vairāk siltuma. Tāpēc ražotāji arvien aktīvāk meklē alternatīvus materiālus, kas ļautu tehnoloģijai turpināt attīstīties.
Germāniju izmantoja jau pirms gadu desmitiem pirmajos tranzistoros. Tas vada elektrību labāk nekā silīcijs, taču ilgu laiku bija pārāk dārgs un sarežģīts ražošanā. Tagad jaunākie pētījumi rāda, ka germāniju iespējams veiksmīgi apvienot ar esošajām silīcija ražošanas tehnoloģijām.
Jums varētu patikt šie:
Kā tika izveidots jaunais materiāls?
Zinātnieki izmantoja parastu silīcija pamatni un uz tās izaudzēja īpaši plānu germānija plēvi. Pēc tam šo kārtu viegli saspiesta, lai atomi izvietotos vienmērīgāk un kārtīgākā struktūrā. Rezultātā izdevās iegūt ļoti tīru un viendabīgu materiālu, gandrīz bez struktūras defektiem.
Ļoti nozīmīgi ir tas, ka šī metode piemērota jau esošajām ražošanas līnijām. Citiem vārdiem sakot, lai sāktu izmantot germāniju, nav nepieciešams būvēt pilnīgi jaunas rūpnīcas. Tas samazina izmaksas un padara tehnoloģiju reāli pielietojamu. Tādējādi germānijs atkal kļūst par nopietnu kandidātu nākotnes mikroshēmu izstrādē.
Kas padara šo materiālu īpašu?
Pētījumu laikā atklājās, ka elektrība šajā germānija slānī pārvietojas gandrīz bez pretestības. Lādiņu nesēju kustības ātrums izrādījās lielāks nekā jebkurā līdzīgā līdz šim pētītā materiālā. Vienkāršāk sakot, elektriskais signāls šeit plūst ļoti raiti, ļaujot tam ātrāk izplatīties pa mikroshēmu.
Tas nozīmē, ka nākotnes mikroshēmas spēs paveikt vairāk darbību ar mazāku enerģijas patēriņu. Mazāki zudumi un siltuma izdalīšanās nozīmē arī mazāku pārkaršanu, kas ir īpaši svarīgi tālruņos, klēpjdatoros un serveros. Mūsdienu datu centri patērē milzīgu daudzumu elektroenerģijas, tāpēc pat neliels energoefektivitātes pieaugums var dot ļoti ievērojamus ietaupījumus.
Kāpēc tas ir svarīgi kvantu datoriem?
Īpaši interesanti ir tas, ka jaunais materiāls ļoti labi darbojas ļoti zemās temperatūrās. Tieši šādi apstākļi ir nepieciešami kvantu datoriem, kuru izstrāde vēl ir agrīnā stadijā. Tādēļ germānijs uz silīcija pamatnes var kļūt par stabilu platformu kvantu datoru komponentēm.
Jums varētu patikt šie:
Šis atklājums paver ceļu gan vienkāršākai, gan pilnīgi jaunai, ļoti progresīvai elektronikai. Viena attīstības līnija ir ātri procesori, kas mazāk karst un darbojas ilgāk ar vienu uzlādi. Otra – nākamās paaudzes kvantu ierīces, kurām nepieciešami ārkārtīgi tīri un stabili materiāli.
Ja izdosies šo tehnoloģiju tālāk pilnveidot un ieviest rūpnieciskā ražošanā, germānijs var kļūt par vienu no nozīmīgākajiem materiāliem nākotnes datoru un kvantu sistēmu izstrādē.
