Transistors met dubbele gate in ontwikkeling

RawPeanut stuurde ons richting eeTimes.com waar te lezen is dat experts op de International Electron Devices Meeting overeengekomen zijn dat de MOS transistor, die uit het begin van de jaren 70 stamt, plaats moet maken voor de transistor met dubbele gates. De dubbele gates zijn nodig om het short-channel effect, dat optreedt wanneer de afmetingen van een transistor kleiner worden, tegen te gaan.

Het short-channel effect heeft als gevolg dat de performance van een transistor afneemt. Dit komt voor wanneer de afmetingen van de channels afnemen tot submicron lengtes. Hierdoor liggen de source en drain van de transistor zo dicht bij elkaar dat ze de transistor zelf aanschakelen. Wat de nauwkeurigheid van de transistor niet ten goede komt.

By most accounts, the move to these so-called double-gated transistors will be painful. Not only must the industry devise a way to model and fabricate these highly complex devices, it will have to do so while trying to keep the conventional MOS device from sputtering in the interim.

"As we look forward five years or so at scaling, we're running into more limitations on the materials available for silicon," said Ed Nowak, manager of logic device design for IBM. "With double-gated [transistors], there are two gates controlling the same channel to keep it under control and switch it off cleanly."

Reacties (28)

[Munters]

Heeft niks met het verschil tussen AND, OR of NAND poorten te maken.

Wanneer een processor kleiner wordt, wordt de lekstroom vanzelf groter (de isolatie wordt als het ware dunner).

En omdat de spanning steeds kleiner wordt, wordt de lekstroom steeds een groter probleem.

Door nu een dubbele gate te gebruiken, wordt de lekstroom veel kleiner. (Las laatst een mooie vergelijking: knik een tuinslang en de waterstroom stopt op wat doorsijpelend water na. Wanneer je de slang nu een stukje verder nog een keer knikt, sijpelt er vrijwel niets meer door).

Typo

[RobT]

Heeft niks met het verschil tussen AND, OR of NAND poorten te maken.

Je hebt gelijk, maar dat komt door de spraakverwarring tussen digitale (gespecialiseerde) elektronica en algemene of analoog gespecialiseerde elektronica.
In het tweede geval bedoelt men met 'gate' het controlerende deel, dat het kanaal beinvloedt zodat er al dan niet een geleidend pad is tussen de source en drain (eigenlijk: een beter of slechter geleidend pad), en bij mn digitale elektronica bedoelt men met 'gate' een schakeling opgebouwd uit meerdere transistoren, die een digitale basisfunctie kan uitvoeren: INV, NOR, NAND.

Ter aanvulling:
Je verhaal over de isolatie klopt, maar voor alle duidelijkheid: het gaat hier niet over evt lekstroom van de gate naar het kanaal (dat is/wordt ook een probleem bij de schaalverkleining), maar over de zgn 'subthreshold current', dus de stroom die nog loopt als de transistor eigenlijk afgeschakelt zou moeten zijn.

Overigens, de dubbele gate is NIET een seriele verdubbeling, de hele constructie is anders. Jammer dat ze er geen plaatjes van in het artikel hebben gezet, dat zou nou juist weer interessant kunnen zijn (zoals die foto's vorige week van de IBM tor).

[Verwijderd]

Maar wat betekend een dubbele gate voor een transistor ? Ik ken alleen een enkele gate.
dat was mijn vraag.

[Strebor]

Twee seriële barrieres om de lekstroom tregen te gaan i.p.v. de normale enkele barriere.

[silentsnow]

Pcies, en wat ze in dit artikel proberen te vertellen is dat MOSFET (50nm) (zoals wij het kennen) zijn tijd wel heeft gahad. De nieuwe finFET (30nm) gaat de boel overnemen. Deze nieuwe finFET kan toto 10nm worden geminimaliseerd

[Verwijderd]

Volgens mij als je een dubbele gate gebruikt word de oppervlakte per schakeling groter en kun je dus minder schakelingen kwijt, maar dit zal wellicht opwegen tegen de schaalverkleining.
En is het niet moeilijker om op zo'n kleine schaal twee gates naast elkaar te plaatsen. Misschien dat dan de kans op productiefouten ook vergroot word en de yields omlaag gaan.

En was een dubbele gate ook niet hetzelfde als een AND schakeling? (als je ze apart aanstuurd).

[Verwijderd]

En is het niet moeilijker om op zo'n kleine schaal twee gates naast elkaar te plaatsen. Misschien dat dan de kans op productiefouten ook vergroot word en de yields omlaag gaan.

Dat valt wel mee. Met deze schaalfactor kunnen ze ook de gate op dezelfde afstand leggen als de source en de drain, dus twee gates moet ook kunnen. Het gaat hierbij om het fotografische proces wat bij een bepaalde resolutie gebeurd. Maakt dus niet uit welk soort onderdeel je maakt voor de afstand.

[Jeronim0]

Wat uit het gehele artikel niet naar voren komt, is wat het effect is van het gebruik van een extra gate op het energieverbruik. Kleiner betekent vaak energiezuiniger (minder warmteproductie). Maar of dat bij deze techniek ook direct het geval is wet ik nog zo net niet.

[Swinnio]

Door die extra gate krijg je ook een extra PN-overgang en dus ook extra stroomverliezen. Het is m.i. maar net de vraag hoe die opwegen tegen de schaalverkleining.

/edit: tiepvoud

[RobT]

PN overgang? Het gaat hier over MOSFETs, niet over bipolaire technologie, en de enige PN juncties die je daarin tegenkomt zijn van de source/drain naar de N-well of P-well of het substraat, en die zijn parasitair en gesperd in gewoon gebruik.
En een gate heeft zeker geen PN junctie.

[Verwijderd]

Wow, dude..
ik begrijp er niets van

Zou dit ook in begrijpelijke taal kunnen??
Ik weet ongeveer hoe een transistor werkt, maar dis echt abcracadabra

[Confusion]

Het kan moeilijk in begrijpelijkere taal, aangezien het al in begrijpelijke taal staat

[Confusion]

[off topic]
Nee hoor; het zou gewoon teveel ruimte vergen om het in minder toepasselijke woorden uit te leggen. Dan zou Rob een college moeten gaan geven over transistoren.
[/off topic]

[Verwijderd]

een transistor met een dubbele gate.
Is dit een soort AND poortje ofzo ?

i.p.v. met transistors een AND en een OF maken
nu gewoon een blopje wat een AND of een OR is

[Verwijderd]

As we look forward five years or so at scaling, we're running into more limitations on the materials available for silicon

ik denk dat het niet lang meer gaat duren voordat de eerste biotechnische apparaten verschijnen aangezien silicum hetzelfde aantal atomen kan afstaan als koolstof (weet niet meer hoe het precies heet, havo is ook al weer een aantal jaar geleden).

[Haywire]

Wat heeft het aantal elektronen wat een atoom kan afstaan te maken met biotechnische apparaten? In molekulen lijken silicium en koolstof inderdaad veel op elkaar, maar in kristalvorm heb je aan koolstof bij mijn weten niet zo bar veel (geen halfgeleider). Tenzij het in een diamantrooster is geordend, dan kun je er een boel geld voor krijgen, maar dat is weer een ander verhaal

[Confusion]

Wat heeft het aantal elektronen wat een atoom kan afstaan te maken met biotechnische apparaten?

Danokorst heeft waarschijnlijk in klok-klepel stijl iets onthouden dat hij las over koolstof nanobuisjes, die de taak van transistoren over zouden kunnen gaan nemen. Dat functioneert echter dermate anders dat vergelijkingen tussen koolstof en silicium volstrekt zinloos zijn.
Alleen al het feit dat IEDM overeengekomen is om te schakelen naar dubbelgate transistoren zegt genoeg over de noodzakelijkheid ervan; als er ook maar enige 'biotechnische apparaten" aan zaten te komen, was dat niet nodig geweest.

[Verwijderd]

ik denk dat je die 4 valentie elektronen bedoeld
maximaal 4 bindingen (in C allesinds, van Si weetek het ni vanbuite, vind mijn tabel zo derect ni

[Verwijderd]

Interessante ontwikkeling moet ik zeggen!

[Darkvater]

interessante first post

[THC]

Reactie op GiGNiC:

Silicium heeft volgens mij net als koolstof vier valente bindingen. Dit is juist zo grappig want dit geeft een opening naar biologische computers. Aangezien het qua eigenschappen enorm op Koolstof lijkt (onder C in het periodiek systeem).

[Confusion]

Silicium heeft volgens mij net als koolstof vier valente bindingen. Dit is juist zo grappig want dit geeft een opening naar biologische computers. Aangezien het qua eigenschappen enorm op Koolstof lijkt (onder C in het periodiek systeem).

Praat nou toch alsjeblieft niet over dingen waar je geen verstand van hebt

Koolstof kan in zijn eentje een gehele transistor vormen; silicium vormt enkel de basis waarop de huidige transistoren gebouwd kunnen worden. Dat ze hetzelfde aantal valentie elektronen hebben heeft daar niets mee te maken.

[Markao2000]

Ik heb liever iets zonder "GATES" wat voor apparaat het ook is.

[Confusion]

Ik heb liever iets zonder "GATES" wat voor apparaat het ook is.

Wil je dan alsjeblieft je computer bij mij in komen leveren?