Rets pusmetāls varētu būt atslēga uz krietni mazākiem un jaudīgākiem procesoriem  (43)

Akadēmiskajā izdevumā "Nature Electronics" publiskotā pētījumā aplūkota samērā reta pusmetāla (elementa, kam piemīt gan metālu, gan nemetālu īpašības) – telūra – struktūra un tas, kā šīs struktūras īpašības varētu palīdzēt padarīt jau tā nanometros mērāmos tranzistorus vēl mazākus.

Vienkāršoti skaidrojot, tranzistori ir pusvadītāju ierīces, kas pēc savas būtības ir kā tādi ceļu satiksmes regulētāji vai krustojums elektronu pasaulē. Tiem ir divas galvenās funkcijas – tie var darboties kā slēdzis un kā pastiprinātājs. Datoru kontekstā īpaši būtiska ir slēdža funkcija. Tranzistors principā var būt divos stāvokļos – vai nu izslēgts vai ieslēgts, darboties kā rezistors vai vadītājs, un attiecīgi skaitļošanas pasaulē būt ar vērtību vai nu viens vai nulle, reprezentējot binārā koda pamatvienību bitu. Attiecīgi, jo vairāk tranzistoru varam "sapakot" mikročipā, jo vairāk operāciju skaitļotājs spēj veikt.

Sešdesmito gadu vidū pasaulē vadošā procesoru ražotāja "Intel" viena no dibinātājiem Gordona Mūra novērojums un prognoze arī nākotnei bija – ik gadu tranzistoru skaits vienā kvadrātcollā dubultojas, proti, tie kļūst arvien mazāki un mazāki. Mūsdienās esam nonākuši jau līdz nanometriem, kas ir viena miljardā daļa metra, un Mūra likums ir sasniedzis savas robežas.

Jo mazāki tranzistori, jo ierīces arī energoefektīvākas. Eksperimentāli pirms pāris gadiem tika radīts arī tikai vienu nanometru liels tranzistors, taču septiņu nanometru tranzistoru ražošana jau ir attīstīta industriālā mērogā. Moderna viedtālruņa procesorā tādējādi ir vairāki miljardi tranzistoru.

Nu ASV armijas finansēto pētnieku atklājums varētu ļaut spert nākamo soli jau tā niecīgā izmēra tranzistoru samazināšanā.

Runa ir par neparastu telūra struktūru. Telūrs nav visai izplatīts elements un tiek izmantots, piemēram, lai sakausējumiem nodrošinātu pretkorozijas īpašības vai uzlabotu cietības rādītājus. Taču būtiski, ka tam ir arī pusvadītāja īpašības – tas pie noteiktiem apstākļiem ir vadītājs, pie citiem jau funkcionē kā rezistors. Pētniekus ieinteresēja šī īpašība, tāpēc nolemts izpētīt, kā telūrs "uzvedas" nanometru mērogā. Inženieriem izdevās radīt viendimensionālas telūra ķēdes un izpētīt tās elektronu mikroskopa nodrošinātā palielinājumā. Atklājās, ka telūram ir unikāla struktūra – atomi nebija izkārtojušies taisni kā karavīri ierindā, bet veidoja ko līdzīgu spirālei.

"Silīcija atomi izskatās taisni, bet telūra atomi izvijušies kā čūska. Ļoti oriģināla struktūra," redzēto vietnei "Science Alert" raksturoja viens no pētījuma autoriem. Kā norāda vietne, izmantot elektronikas komponenšu ražošanā "greizu nanostiepli" ir acīmredzama uzprasīšanās uz nepatikšanām, tāpēc nācies meklēt risinājumu, lai nodrošinātu konkrētu struktūru. Palīgā nākusi no bora nitrīda veidota nanocaurulīte, kurā telūra struktūru ievietot, tādējādi to arī izolējot.

Kopumā tādējādi izdevies tikt pie pusvadītāja tikai divu nanometru diametrā. Nu pētniekiem priekšā pamatīga izpēte, kā šo konceptu uzlabot un padarīt praktiski pielietojamu – vai to iespējams samazināt vēl tālāk, vai telūra virkne funkcionēs kombinācijā ar citām?

Ja viss izdosies kā iecerēts, nākamās paaudzes miniatūrie tranzistori varētu būt uz pusi vai pat vēl mazāki par esošajiem. Tādējādi mūsu viedierīcēs būtu iespējams "sapakot" vēl krietni lielāku skaitļošanas jaudu.