Fujitsu ontwikkelt superbetrouwbare transistors

Fujitsu heeft een nieuw type transistor ontwikkeld dat goed tegen extreme omstandigheden kan. De transistor kan meer dan honderd jaar werken bij een temperatuur van 200 graden Celsius.

De transistors zijn gemaakt van galliumnitride (GaN) en kunnen overweg met hoge voltages en vermogens. De grote mate van betrouwbaarheid is mogelijk gemaakt door de structuur van het GaN-materiaal te verbeteren waardoor de lekstromen bij de gate verminderd konden worden. Volgens Fujitsu kunnen de nieuwe transistors bijna tweemaal zo lang mee als voorheen mogelijk was. De GaN-transistors zijn vooral geschikt om gebruikt te worden in draadloze communicatieapparatuur die veel bandbreedte moet kunnen leveren. Voorbeelden zijn wimax-basestations, satellietcommunicatieapparatuur en basestations voor mobiele telefoons.

Reacties (44)

[Sebazzz]

Dan is het niet de processor die wegsmelt omdat je geen koeling wilde gebruiken, het is dan het socket dat wegsmelt

Ik zie een grote toekomst tegemoet met heel veel passief ipv actief gekoeld spul.

[NoepZor]

Porseleinen socket Wel krijg je een sticker op je behuizing, caution extremely hot.

[Reactie gewijzigd door NoepZor op 23 juli 2024 21:14]

[fevenhuis]

En een "BREEKBAAR" sticker, ook kan het verward worden met een openbaar socket.

Dit zijn dus met recht 'transistente' onderdelen.

[Reactie gewijzigd door fevenhuis op 23 juli 2024 21:14]

[ChillinR]

Ideale transistoren verbruiken geen vermogen (en worden dus niet warm omdat er geen vermogen wordt omgezet in warmte). De warmte die in de praktijk wordt veroorzaakt komt door de ongewenste lekstromen.

In het artikel staat dat de lekstromen bij de gate verminderd kunnen worden, dus zorgen de transistoren juist voor minder warmteontwikkeling volgens mij.

Of mis ik nu iets? (source-drain lekstromen?)

[Reactie gewijzigd door ChillinR op 23 juli 2024 21:14]

[just_moving]

Elke keer wanneer er geschakeld wordt, wordt vermogen gebruikt, dus energie in warmte omgezet (in CMOS-gebaseerde technologie althans). Hoe hoger de klokfrequentie, hoe vaker de transistor moet schakelen, dus des te meer vermogen wordt verbruikt en in warmte wordt omgezet. Daarom moet een CPU gekoeld worden en wanneer die overclocked wordt nog meer...
Een transistor verbruikt in het ideale geval niets wanneer ze niet schakelt, maar hier treden er lekstromen op, die toch voor verlies zorgen.

[Reactie gewijzigd door just_moving op 23 juli 2024 21:14]

[Anoniem: 21486]

De ideale transistor zou een supergeleider zijn. De transistor wordt (o.a.) warm omdat silicium een weerstand heeft.

[Anoniem: 170345]

Lijkt me sterk dat voor het schakelen zelf geen vermogen (energie) nodig is.

[Anoniem: 178514]

De source-drain stromen zijn net diegene gevormd door het channel. Door de spanning op de gate te variëren kan je die channel afknijpen of open houden. Zo schakel je. Dat zijn dus zeker de lekstromen niet!
De lekstromen zijn volgens mij de stromen die verticaal lopen ter hoogte van de gate (zie tekening)

[ChillinR]

zwaar offtopic:

Ja, je hebt gelijk. Ik zat in gedachten bij een klasse D versterkerschakeling. Bij eenvoudige versterkertrappen heb je dan nogal snel last van een kortsluitstroom van Vcc naar Vdd als je de ene tranistor aanzet en de andere uit.

Transistor A zit met zijn ene poot aan de Vcc en met 't andere pootje aan transistor B. Transistor B zit vervolgens aan Vdd.

Als een transistor niet oneindig snel schakelt heb je bij elke keer schakelen een overlap-periode waarbij beide transistoren aan staan en er dus een directe verbinding tussen Vcc en Vdd is.

Maar dit is natuurlijk geen lekstroom te noemen, mijn fout.

[willyfreak]

Simpel gedacht:

Zijn deze dingen dan ook niet handig voor in cpu's en gpu's?

Want dan kunnen de cpu's en gpu's nog hoger geclockt worden zonder al te veel te veranderen want er kan meer Volt op en mogen warmer worden?

of zijn deze GaN-transistors te groot voor zoiets?

[Reactie gewijzigd door willyfreak op 23 juli 2024 21:14]

[diederik77]

Even in het bronartikel gezocht:

Fujitsu improved crystal quality and optimized the layer structure to mitigate the electric field in a gallium-nitride HEMT structure with few surface traps by using its proprietary n-type GaN cap layer (surface layer) (Figure 2).

Poging tot vertaling:
"Fujitsu heeft de kristalkwaliteit verbeterd en de laagstructuur geoptimaliseerd om het elektrische veld in een gallium-nitride HEMT structuur een paar oppervlaktelagen te verplaatsen met de speciale n-type GaN oppervlaktelaag"

Ze hebben dus een laag tussen de transistor gevoegd (de n-GaN laag als ik het goed begrijp). Dat betekent dus dat de transistor dikker is geworden, en dat is precies wat je niet wilt in een cpu.
Het zou kunnen dat transistors van GaN sowieso al dikker zijn, cpu-transistors zijn daar geloof ik niet van gemaakt. (zie dit plaatje)


Misschien zou je deze transistors wel goed in hoog-vermogen toepassingen als audioversterkers kunnen gebruiken. ik ben benieuwd...

[Anoniem: 178514]

Ik ben niet overtuigd van je besluiten.
Surface traps in transistor technologie, zijn tussenliggende energieniveau's (tussen conductieband en valentieband) aangebracht door onzuiverheden -van dat n-type GaN?- die dus elektronen kunnen 'opvangen' waar dat normaal niet mogelijk is (verboden zone). Je kan dit zien als een verlaging in bandgap = eenvoudigere excitatie (en geleiding)
http://www1.gantep.edu.tr/~yazici/trapping.gif

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 178514 op 23 juli 2024 21:14]

[cosmo_roel]

maar ik wil helemaal niet dat mijn processor warmer wordt, want dat betekent dat ie meer stroom verbruikt -> slecht voor milieu/portemonnee

[NoepZor]

Een CPU wordt zonder koeler nu ook wel gemakkelijk heter dan 200 graden. Echter werken ze dan niet meer omdat de transistoren er niet tegen kunnen. Bij de nieuwe is het mogelijk om hogere temperaturen als bovengrens aan te houden, dit betekent dat je minder af hoeft te koelen en dus een kleinere koeler kunt gebruiken.

[Dark Angel 58]

je hebt wel gelijk, misschien komt er een technologie dat warmte in energie wordt omgezet, dan is het niet zo slecht voor milieu en of voor je portemonnee

[Anoniem: 170345]

@Dark Angel 58
Die technologie bestaat al. Grote kans dat de stroom uit jouw stopcontact hiermee is omgezet. Voorbeeldje: http://nl.wikipedia.org/wiki/Kolencentrale

Kun je ook zelf bouwen met de warmtje van je CPU als bron. Heb je nog een pannetje met water nodig, paar buisjes, wat schroefjes, elektromotor, etc.

[Anoniem: 191050]

je bedoelt zoiets: Overtollige hitte via geluid in stroom omgezet.html

[jeroenathome]

De stookkosten in huis worden minder dus daar bespaar je weer op. Als ze genoeg verbruiken kan je ze ook als warm water voorziening gebruiken.

[ChillinR]

GaN is volgens mij aardig wat duurder dan silicium. Daarnaast is het veel giftiger en/of slechter voor het milieu.

Edit: of is dat alleen GalliumArsenide, waarbij het vooral door het Arsenide-deel komt?

[Reactie gewijzigd door ChillinR op 23 juli 2024 21:14]

[darkpluisje]

zou wel mooi zijn ja, als je voortaan je systeem op een graden of 100-150 kan laten lopen, dan klok je al het spul veel hoger (wel zorgen dat je kaartje zelf niet wegsmelt:P)

ik vraag me wel af hoe ze testen dat hij het 100 jaar volhoud...is namelijk een erg lange tijd om te testen..;)

[Skit3000]

Ze hebben het gewoon één jaar op 20.000 graden getest

[penetreerbeer]

Ja, en dan laten stollen en zien of het nog werkt

[DLGandalf]

wel eens van extrapolatie gehoord?

[Anoniem: 112442]

Dit is een methode om de levensduur te voorspellen.

[Anoniem: 184815]

Er wordt door Fujitsu i.i.g. rekening gehouden met de opwarming van het klimaat.

[LieveNiels]

Zolang ze maar niet over een paar jaar vanaf nu de Terminators met dit soort dingen gaan uitrusten,... gaan ze ook niet meer stuk als ze in gesmolten staal worden gegooid

edit: Ho, niet de wetenschappelijk, [nielsberedenering] maar als zulke dingen het 100 jaar uithouden op 200 graden dan zouden ze het toch wel een kwartiertje moeten kunnen uithouden op 1800 graden? [/nielsberedenering]

[Reactie gewijzigd door LieveNiels op 23 juli 2024 21:14]

[jeroenathome]

Staal smelt op een iets hogere temperatuur dan in de artikel vermelde 200C( ongeveer 1000C naar mijn weten)

[VVVJeroen]

Staal smelt op (ongelegeerdt) op ~1 540 graden C (bron: http://www.hamel.nl/pagina.php?item_nr=169)

[Edit]
Ik weet niet hoe hoog het smeltpunt van deze stof ligt.. maar 100 jaar draaien op 200 graden is iets anders dan 1800 graden... ik weet alleen niet hoe sterk het verschil precies is...

[Reactie gewijzigd door VVVJeroen op 23 juli 2024 21:14]

[Anoniem: 112442]

Ter informatie:

Ongeleerd staal, bestaat niet, heet ijzer (Fe). Staal is een legering, ijzer is een element.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Staal_%28metaal%29

Staal is een legering bestaand uit ijzer en koolstof.

@penetreerbeer

Ik zie het idd in de wikipedia link:

Ongelegeerd staal

Onder ongelegerd staal valt het staal dat maximaal 1,5% aan legeringselementen (exclusief koolstof (C)) bevat.

@VVVJeroen

http://nl.wikipedia.org/wiki/Legering

In de metallurgie is een legering (spreek uit: legéring) een mengsel van een metaal met een of meer andere elementen, veelal metalen.

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 112442 op 23 juli 2024 21:14]

[VVVJeroen]

Ow ik wist niet dat koolstof met ijzer ook als legering werd aangeduid ik heb op school geleerd: legering, mengsel van metalen, zo zie je maar weer op internet leer je veel

[penetreerbeer]

Dan heb je nog ongeleerd staal enzo, die metaalindustrie is een hele grote warboel.
Zuiver staal zelf smelt bij minimaal 1150 graden (zie ijzer-koolstofdiagram), het smeltpunt hangt zelf nog af van de hoeveelheid koolstof in staal. Verder zijn er nog heeel veel legeringen (zelfs ongelegeerd staal bevat al 10 verschillende elementen ofzo!!)
Zuiver gallium zelf heeft een smeltpunt van 30°C (zie wiki) dus dat ziet er al niet goed uit vor GaN op 1150 graden. Het zal wel niet lang leven.

[BlackOwl]

Het smeltpunt van Gallium zegt niks over dat van GaN.
Vergelijk bijvoorbeeld maar het smelpunt van waterstof met dat van water.

[penetreerbeer]

Dat zeg ik ook niet. Maar je kan je voorstellen dat het niet het 100-voudige ervan zal zijn.

[Remco Kramer]

Mwah, 't smeltpunt van staal ligt zo'n beetje op 1800 C, dat gaat die terminator niet redden hoor met die transistors. Bovendien verliest het z'n kracht al bij veel lagere temperaturen

[penetreerbeer]

Waar halen jullie dat toch 1800°C.
Zoek eens het ijzer-koolstofdiagram op, zal je al heel wat wijzer worden.
http://www.cybercomm.nl/~cesmetel/kennisweb/staal/st4_0.htm

[Yalopa]

Nitraat is is toch no3- ?

[link0007]

nitride, niet nitraation.

Correct me if I'm wrong (ik sta een 5.5 voor scheikunde, 4 havo nt)

[Kyoshi]

Ik moet er niet aan denken, als ik in de zomer mijn hand achter mijn mediacenter kastje houd staat het zweet erop, en dan is de kast zo'n 50 graden....200 graden zeg.

[BottleNext]

De mens kan meer dan honderd jaar werken bij een temperatuur van 200 graden Celsius? Ehm is dit nog wel rendabel?

[g4wx3]

ALs deze in extreme omstandigheden werken, werken deze dan ook bij verhoogde straling?

Tijdens het ongeval in tsjernobyl werden er namelijk aanvankelijk robots ingezet om de zooi op te ruimen.
Echter hielden deze het niet lang vol, en al snel verloor men over alle ingezete robots de controle. Een ramp natuurlijk.
Men heeft er toen niks beters op gevonden dan het leger van de toenmalige sovjet in te zetten. verpakt in loden pakken to 100kilo zwaar, en nog mochten ze maar 1 min rondwaden op het dak langs de kernexplosie, net de tijd om 1 brokje op te ruimen.

Rampzalige toestand, ik hoop dat we intussen wel over degelijke electronica beschikken, ook voor de ruimtevaart. Weet je nog de Mars explorer? Deze heeft het ook opgegeven, waarschijnlijk ook wel door de verhooogde straling op het mars landschap (in de ruimte algemeen)

1 Vaststelling: De opwarming van de aarde begint wel een erg HOT item te worden

[Reactie gewijzigd door g4wx3 op 23 juli 2024 21:14]

[SanderNB]

Heb je ook ergens bronnen van het gedeelte dat er robots werden ingezet of was dit een verzinsel? Want hiervan heb ik nog nooit gehoord...

De Mars Explorers waar jij het over hebt, (zijn meerdere robots) zijn nog steeds in werking trouwens: klik

En nu weer on-topic!

Edit: typo

[Reactie gewijzigd door SanderNB op 23 juli 2024 21:14]

[Bulls]

de warmte wat dat ding produceerd is denk ik niet goed voor de omliggende componenten, dus je zult wel netzoveel koeling nodig zijn. en transistoren doen ook beter hun werk op koelerer temperatuur, dus als ze echt 200 graden kunne worden beterkend niet dat het nog goed is. het is wel handig dat je niet hoeft op te letten dat je CPU dan te heet word. maar fouten zal hij zeker gaan geven alleen niet doorbranden.