Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Je kunt ook een cookievrije versie van de website bezoeken met minder functionaliteit. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , reacties: 42, views: 21.419 •

Onderzoekers van de Amerikaanse onderzoeksuniversiteit MIT hebben een transistor ontwikkeld die volgens hen een record zet op het gebied van elektronenmobiliteit. De MIT'ers zetten daartoe germanium in plaats van silicium in.

De transistor die de medewerkers van het Massachusetts Institute of Technology ontwikkelden, is een p-type transistor: een sneller n-type transistor moet nog gebouwd worden om de techniek in commerciële chips inzetbaar te maken. De MIT-transistor zou beschikken over een viermaal zo hoge carriermobiliteit, in dit geval voor gaten, als commerciële transistors. Vergeleken met experimentele transistors zou de nieuwe transistor tweemaal zo snel zijn.

De snelheid is te danken aan het gebruikte halfgeleidermateriaal: de MIT-medewerkers gebruiken geen silicium maar germanium. Dat metaal liet zich beter 'comprimeren', een techniek die straining genoemd wordt: de onderzoekers gebruikten hiertoe meerdere lagen substraat van silicium en silicium-germanium om de atomen steeds dichter opeen te pakken. In commerciële chips wordt strained silicium gebruikt.

De transistors van MIT's Microsystems Technology Laboratories hebben een trigate-ontwerp, waarbij het channel omgeven wordt door een driedimensionale gate: die techniek gebruikt Intel ook voor zijn Ivy Bridge-processors. Zo blijft de gate groot genoeg om de transistor zonder grote lekstromen te kunnen schakelen. Volgens de onderzoekers zou de germanium-techniek in toekomstige generaties processors toegepast kunnen worden.

MIT's germanium transistor

Reacties (42)

Altijd mooi om zulke ontwikkelingen te zien, ik vraag me alleen af in welk jaar het pas echt wordt ingezet.
Tja ik dacht dat germanium toch een stuk duurder was dan silicium... En ik vraag me af hoe makkelijk het is om silicium te vervangen... Dat zit volgens mij toch vrij stevig in het productieproces verankerd. Op zich leuk nieuws, maar zolang het niet gewoon met silicium kan verwacht ik dit niet terug in commerciele producten de eerste jaren.
Uit 2005: nieuws: IBM verdubbelt kloksnelheden nieuwe SiGe-chips

En ik dacht dat ze liever geen germanium wilde gebruiken in chips omdat het duurder en zeldzamer was?
Voor de iets minder techneuten, carrier mobiliteit volgens het oorspronkelijke artikel:
“Carrier mobility” measures how quickly charge carriers — whether positive or negative — move in the presence of an electric field. Increased mobility can translate into either faster transistor switching speeds, at a fixed voltage, or lower voltage for the same switching speed."
commercieel is het misschien niet interessant, maar dat betekend niet dat het vanuit wetenschappelijk oogpunt geen toepassing kan vinden.
Wel grappig, germanium werd in 1948 al toegepast voor transistors, later werd het vervangen door silicium en nu blijkt germanium toch weer beter geschikt.
Dit soort ontwikkelingen gaan relatief snel van test naar productie. denk maar aan grafeen begin vorig jaar ontdekt en dit jaar in productie
Voor zover als ik begrijp uit het artikel gaat het over een laagje germanium over silicium,dus geen complete vervanging van het silicium.
OT: in 1948 schreef er ook iemand een boekje over het verdwijnen van privacy. Laat dat nu (mede door computers) ook bewaarheid zijn geworden....
Zoals hierboven al staat: het hoeft niet per se meteen 'beter geschikt' te zijn. Nu wordt het misschien uit wetenschappelijk oogpunt toegepast.
Daarnaast kunnen de meest gebruikte materialen altijd door nieuwe technieken nog veranderen.

Bovendien spreken ze van een substraat van Si en SiGe, niet van losse Ge-atomen.
SiGe wordt al lange tijd gebruikt als halfgeleider.

[Reactie gewijzigd door WWAS op 3 januari 2013 18:42]

Grafeen is niet vorig jaar ontdekt. Volgens wikipedia is het al in 1962 beschreven door Hanns-Peter Boehm. Dus meer dan 50 jaar geleden.
It is an allotrope of carbon whose structure is a single planar sheet of sp2-bonded carbon atoms, that are densely packed in a honeycomb crystal lattice.[1] The term graphene was coined as a combination of graphite and the suffix -ene by Hanns-Peter Boehm,[2] who described single-layer carbon foils in 1962.[3] Graphene is most easily visualized as an atomic-scale chicken wire made of carbon atoms and their bonds. The crystalline or "flake" form of graphite consists of many graphene sheets stacked together.
In 2010 is er al een Nobelprijs uitgereikt voor experimenteren met Grafeen

Artikels van tweakers uit 2007 verwijzen naar grafeen. En het artikel op wikipedia is aangemaakt ten vroegste in 2004.

Of grafeen momenteel ook al gebruikt wordt, weet ik niet en kan ik zo onmiddellijk niet vinden. Ik zie hier en daar dat er prototypes van apparaten bestaan waar met grafeen gewerkt is, zoals ook dat artikel van tweakers, maar of er apparaten echt in productie genomen zijn en commercieel te krijgen zijn, vind ik niet onmiddellijk.

Over grafeen gesproken, ik zocht even hoe snel deze transistor nu is. En kwam op een artikel over IBM uit 2011 waar ze spreken over snelheden van 155GHz. Ik vind niet onmiddellijk een snellere transistor. Maar dan zou deze met germanium minstens 300GHz moeten hebben als hun uitspraak:
Ook vergeleken met experimentele transistors zou de nieuwe transistor twee maal sneller zijn.
waar zou zijn.

@Onder; ik vond die 155GHz ook al redelijk laag. Maar omdat ik geen andere bronnen vond met de zoekterm 'fastest transistor' ging ik er een beetje van uit. Ik heb in mijn hoofd een snelheid van 5THz zitten eigenlijk als snelste transistor. Dus ben ik even opnieuw gaan googlen en kwam op het volgende uit:
Tot 845GHz: http://www.circuitstoday.com/terahertz-transistors
En deze gaat zelfs de THz grens voorbij:
Tot 3.3THz: http://www.theregister.co...eil_terahertz_transistor/
Dat laatste is een artikel uit 2001!

[Reactie gewijzigd door kluyze op 3 januari 2013 20:36]

Like other experimental high-performance transistors, the new device derives its speed from its use of a material other than silicon: in this case, germanium. Alloys of germanium are already found in commercial chips, so germanium transistors could be easier to integrate into existing chip-manufacturing processes than transistors made from more exotic materials.
Germanium is dus ook een redelijk gebruikelijk halfgeleider materiaal, dus zo moeilijk zal de overschakeling wel niet zijn.
Een 'gate' in een transistor vertalen als 'gat' is niet bepaald gebruikelijk.
in dit geval voor gaten, dan commerciële transistors
De gate is één van de drie pootjes aan een transistor, en is het pootje dat bepaald of de stroom wel of niet doorstroomt. Het knopje van de schakelaar, zeg maar.
1675 dollar per kilo.
Niet extreem duur, je hebt maar een heel klein beetje nodig.
hetzelfde idee had ik ook al.
Gaten komt hier van 'holes', de afwezigheid van een elektron en is dus correct vertaald.
dat doen ze ook niet

in n-fet's worden in het overgangsgebied elektronen verplaatst voor het schakeleffect. bij een p-type fets zegt men over het algemeen dat er gaten verplaatst worden (eigenlijk worden gaan de elektronen de andere kant op, en laten deze "gaten" achter)

de gate is overigens 1 van de 3 pootjes van een FET, bij een bipolaire transistor is het de basis/base.
Gaten zijn virtuele positieve ladingen die de elektronen achterlaten als ze zich verplaatsen. Ze bewegen zich in de tegenovergestelde richting van de negatieve ladingen (de elektronen). Hoe sneller ze zich verplaatsen, hoe beter de geleiding van je materiaal.
Denk dat hun het vergelijk met commercieel transistors, niet transistors die nog in ontwikkeling zijn, maar dat is beetje lastig te bepalen vanuit de tekst wat ze nu bedoelen.

Overigens doen silicium transistors het helemaal niet veel slechter dan jou voorbeeld van 155Ghz,. Volgens mijn zit grafeen al over de 400Ghz grens heen in lab uiteraard, zijn nog in ontwikkeling niet commercieel verkrijgbaar.

Snelste transistor is deze, maar verwacht niet dat ze daar overheen zijn gegaan. :D
http://en.wikipedia.org/wiki/Milton_Feng

Maar even iets anders, ibm had toch al langer silicium-germanium gebruikt en 210Ghz transistor gebouwd, dat was al begin van deze eeuw.

nieuws: IBM ontwikkelt 's werelds snelste transistor

Ik verwacht dus dat ze wel stuk sneller kunnen dan ibm in 2001 al kon met zijn 210Ghz.

[Reactie gewijzigd door mad_max234 op 3 januari 2013 20:16]

Grafeen wordt momenteel niet gebruikt in commerciële toepassingen voor transistoren, wel zijn er tal van publicaties over test transistoren met grafeen. Probleem van grafeen is dat het geen zogenoemde bandgap heeft, en zich dus als een semi-metaal gedraagt. Dit houdt in dat je een grafeen transistor nooit compleet uit krijgt, waardoor er een relatief grote stroom blijft lopen als de transistor uit moet zijn. Je kan je voorstellen dat dit totaal niet praktisch is voor commerciële toepassingen.

Een bandgap maken in grafeen is wel mogelijk met wat trucjes (nanoribbons, bi-layer), maar meestal gaat de snelheid van de transistor dan ook hard achteruit. Het is dus nog maar de vraag of grafeen ooit als transistorkanaal materiaal gebruikt zal worden.

Germanium is wel een prima halfgeleider, beter dan Si qua snelheid, echter véél moeilijker te bewerken. De eerste transistor gemaakt in 1947 was ook van Germanium. Qua fabricage was silicum echter zo veel makkelijker (bijvoorbeeld omdat germanium oplost in water, en geen stabiel oxide vormt) dat de industrie hier massaal voor gekozen heeft. Tegenwoordig komt germanium echter al voor in commerciële transistoren (samen met Si, zogenaamde SiGe transistoren). De kans dat deze vinding van MIT dan ook commercieel wordt toegepast is groot.

[Reactie gewijzigd door Sten Vollebregt op 5 januari 2013 10:53]

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Populair: Samsung Gamecontrollers Smartphones Sony Microsoft Apple Games Consoles Politiek en recht Smartwatches

© 1998 - 2014 Tweakers.net B.V. Tweakers is onderdeel van De Persgroep en partner van Computable, Autotrack en Carsom.nl Hosting door True

Beste nieuwssite en prijsvergelijker van het jaar 2013