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: 21.408 •

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)

Reactiefilter:-142041+135+211+30
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]

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]

Ik val maar gelijk maar met deur in huis, grafeen heeft uiteraard wel bandgap en kan je ook verder finetune dan silicuim en Germanium kan!

Germanium is niet alleen prima geleider wat ook belangrijk is natuurlijk, maar heeft hele andere eigenschappen dan silicium transistors. De versterking werkt anders dan die van standaard silicium transistor.

Graphene nanoribbons 0 to 0.5 eV ( tuneable in terahertz)
Germanium: 0,6 à 1,0 eV (tuneable 1000Ghz??)
Silicium: 1,0 à 1,3 eV (tuneable ???)
Germanium is al heel lang gebruikt in commerciële transistoren. Denk daarbij aan OC-72 en zo uit 1954: http://www.radiomuseum.org/tubes/tube_oc72.html

Ook germanium diodes waren lang populair, bijvoorbeeld om middengolf radio's mee te bouwen. Door de lage drempelspanning kon je met weinig vermogen al signalen detecteren. Een OA-81 met een afstemkring van een Amroh-402 spoel(of een WC-rolletje met 100 wikkelingen draad) en een 500pF afstemcondensator was alles wat je nodig had om zonder batterij of voeding naar de radio te kunnen luisteren, Kristal oortelefoontje en luisteren naar Veronica op 538kHz.

En ja, ik ben al zo oud :+
En je bent niet de enige.
Mijn iets oudere broer had zo'n kristalontvanger gebouwd. Antenne in de dakgoot. Was er lyrisch over. Ik hoorde helemaal niks door dat ding.
Anyway, die OC-72's daar heb ik er nog wel een paar van in een bak liggen. Als je ziet hoe die dingen in elkaar steken!! Het lijkt wel geplakt met wat vaseline in een glazen of metalen behuizing. En duur ook nog.
Nee, met de komst van de Si diodes en transistoren ging de prijs snel naar beneden en de kwaliteit omhoog.
Die Germanium diodes waren bepaald niet mijn favorieten.
Maar dat had ook veel te maken met de zuiverheid van de gebruikte materialen. Halfgeleiders uit die tijd gingen vrij snel intern stuk. En naar ik begrijp omdat het gebruikte halfgeleider materiaal niet zuiver genoeg was.
En daar zijn de laatste jaren grote vorderingen mee gemaakt. Zo groot dat de levensduur veel groter geworden is, en de schakelmogelijkheden echt veel beter.
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.
Voor zover als ik begrijp uit het artikel gaat het over een laagje germanium over silicium,dus geen complete vervanging van het silicium.
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.
1675 dollar per kilo.
Niet extreem duur, je hebt maar een heel klein beetje nodig.
Houd wel rekening dat bijna alle winst van Germanium uit china komt, deze zullen wel moeilijk gaan doen, en doen al moeilijk met de export van hun grondstoffen.

Si komt overal voor net als C, hierdoor zijn deze in dit opzicht veel practischer in gebruik.

http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/

[Reactie gewijzigd door taeke18 op 3 januari 2013 22:31]

1675 dollar per kilo.
Niet extreem duur, je hebt maar een heel klein beetje nodig.
Silicium kost je meer dan 300 euro per kilo, bij een miljoenen cpu's heb je het dan toch over een significante prijsstijging van je grondstoffen?
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?
commercieel is het misschien niet interessant, maar dat betekend niet dat het vanuit wetenschappelijk oogpunt geen toepassing kan vinden.
Sinds 65nm is SiGe momenteel de standaard voor bijna alle digitale processen. Zie deze presentatie van Intel bijvoorbeeld, pagina 10: http://download.intel.com...-Details_Presentation.pdf

Zelfs analoge IC ontwerpers als ikzelf gebruiken SiGe.
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."
Wel grappig, germanium werd in 1948 al toegepast voor transistors, later werd het vervangen door silicium en nu blijkt germanium toch weer beter geschikt.
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]

"beter" is een subjectief begrip. Als ik het me goed herinner:

Voordelen Germanium tov. Silicium.
- lagere spanningsval over pn overgangen. (in principe dus zuiniger)
- schakelt sneller.

Voordelen Silicium tov. Germanium.
- goedkoper
- kan beter tegen hogere temperaturen.
- net iets beter mechanisch te bewerken

Het hangt er dus maar net vanaf wat je belangrijk vind.

edit: zie ook hier.

[Reactie gewijzigd door locke960 op 3 januari 2013 20:31]

Silicium heeft dan ook enkele voordelen ten opzichte van germanium. Zo is het goedkoper en blijft het door haar grotere band-gap langer halfgeleidend, en dus bruikbaar in componenten, bij oplopende temperaturen.
Germanium heeft intrinsiek een hogere ladingsmobiliteit, waardoor het sneller kan schakelen dan silicium. Hierdoor wordt het voor bepaalde toepassingen toch weer interessant om te gaan onderzoeken.

Edit: Andere reacties niet tijdig gezien, wat locke960 dus zegt :)

[Reactie gewijzigd door rapidgorgon op 3 januari 2013 22:46]

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.
Gaten komt hier van 'holes', de afwezigheid van een elektron en is dus correct vertaald.
An electron hole is the conceptual and mathematical opposite of an electron, useful in the study of physics, chemistry, and electronic engineering.
"Conceptual" dus. Zo werken halfgeleiders. Het onstaan van een hole stopt de halfgeleider-eigenschap. Maar ik denk niet dat het in een transistor om een enkele elektron gaat. Het zou de meest ideale (conventionele) transistor zijn die is te bouwen op moleculaire schaal. Afgezien van de doorvoersnelheid van je halfgeleidermateriaal waar dit verhaal over gaat.
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.
Zie je de analogie aan een grote deur van een poort of sluis? Wat eigenlijk nog een betere verwoording is omdat het om een poort in een channel gaat. Die moet dus groot genoeg zijn om alles tegen te houden.

Het wordt wat alleen abstracter als je leest dat de poort om het kanaal heen zit.
Zal dat te maken hebben met het uitwisselen van elektronen met de gebruikte bouwmaterialen die niet bij de schakeling horen? Misschien dat het moeilijk is om een stukje germanium ergens op te bevestigen zonder dat de eigenschappen daardoor worden beinvloed en is helemaal inpakken de beste optie.

[Reactie gewijzigd door blorf op 4 januari 2013 12:30]

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.
gatenstroom heeft niets met een gate te maken maar met de lading van je stroom. zijn twee verschillende dingen
Een 'gate' in een transistor vertalen als 'gat' is niet bepaald gebruikelijk.

[...]

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.
Of je spreekt het uit als 'geeten', als in: een slechte vorm van plural engels :P
Hoe zouden ze zoiets kunnen meten dan? Waarmee verifieren ze de snelheid van deze transistor?
Germanium is wel bijzonder giftig dacht ik - hopelijk verplicht de EU 100% recyclering?
Beetje voorbarig om het nu de "snelste" te noemen omdat je niet kan weten of er nog een snellere gaat komen. Technieken zouden in de toekomst een nog snellere transistor kunnen maken.

Noem het dan een "snellere transistor" of "de snelste tot nu toe"

[Reactie gewijzigd door Bulls op 3 januari 2013 22:53]

het is toch de snelste? er is geen snellere transistor ergo de snelste. dat wil uiteraard niet zeggen dat hij deze status voor altijd zal behouden.
De titel suggereert dat het de snelste ooit is en zal blijven.
Heel mooi, ze hebben een transistor gebouwd met een hoge elektronen mobiliteit. Dat is leuk.
Maar bij een transistor komt zoveel meer kijken dan elektronenmobiliteit.

- Eerst en vooral, de Vth (threshold spanning) lijkt mij nog steeds belangrijk. Voor hetzelfde geld is heeft deze 2V nodig. Dan kan je zeggen dat kun je altijd naar beneden brengen. Tuurlijk. Maar veel van deze technieken reduceren de mobiliteit.

- Minimale gatelengte? Als deze slechts schaalbaar is tot 90nm. Dan is dit een leuk experiment geweest. Maar dat is het dan ook.

- JG: Niet te onderschatten. Ook hier alweer geen informatie om.

Ik weet niet echt of ik hier wel enthusiast over moet zijn bij gebrek aan bovenstaande info.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Populair: Gamecontrollers Websites en communities Smartphones Google Sony Microsoft Games Politiek en recht Consoles Besturingssystemen

© 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