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. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 91 reacties

Een transistor die van grafeen, een vorm van een enkele laag koolstof, werd gemaakt, haalde een schakelsnelheid van 100 gigahertz. Dat is een record voor grafeen-transistors en daarmee zijn silicium-transistors ruim voorbijgestreefd.

De transistor die het record neerzette, werd door de medewerkers van IBM Research gemaakt van grafeen dat op een wafer werd geproduceerd. Een eerder record, een transistor die een schakelsnelheid van 26GHz haalde, werd behaald met grafeen dat een natuurlijke oorsprong had. Het wafer-grafeen dat de 100GHz-grens doorbrak, werd op een siliciumcarbide-wafer gegroeid. Door het materiaal sterk te verhitten, ontstond een laagje grafeen op de wafer dat verder bewerkt kon worden tot transistor.

De geproduceerde rf-transistor bestaat uit een metalen gate, een polymeer met hoge diëlektrische constante die als isolator dienst doet en een grafeen channel. De hoge schakelsnelheid werd mogelijk gemaakt doordat elektronen zeer snel door de monolaag koolstof van het grafeen kunnen bewegen. De transistor had een gate-lengte van 240nm: bij die afmetingen zou een silicium-transistor niet verder dan 40GHz komen. Door de gate-lengte verder te verkleinen, willen de IBM-onderzoekers de prestaties van de rf-transistor verder opschroeven.

Het onderzoek werd gefinancierd door de Amerikaanse militaire onderzoeksinstantie Darpa en is onderdeel van dienst CERA, of Carbon Electronics for RF Applications-programma. Dat programma moet onder meer bijdragen tot de ontwikkeling van snellere communicatie-apparatuur.

Grafeen-transistor
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (91)

Hoezo zijn silicium transistoren voorbijgestreefd? Er zijn al CMOS transistoren te produceren voor RF toepassingen die ver boven de snelheid van deze grafeen transistoren zitten (één van de eerste hits van Google: 200 GHz CMOS door NEC (september 2009). Daarnaast zijn er Si bipolaire transistoren die rond de 300 GHz komen en met SiGe (= een kleine beetje Ge op de juiste plek, wafers zijn nog steeds van Si) kom je nog hoger. Deze worden echter alleen gebruikt in RF applicaties waarbij er maar een paar transistoren nodig zijn. Een CPU met zo'n kloksnelheid zou een energieverbruik en warmteproductie hebben die niet te controleren valt.

Voor grafeen is het een prachtig record, zeker aangezien het materiaal pas iets meer dan 5 jaar geleden voor het eerst gemaakt is! Maar er is nog een hele lange weg te gaan voordat dit commercieel toepasbaar is.
Gewoon verkeerd vertaald, er wordt duidelijk gesproken in het IBM artikel over "cut-off frequency" en dan puur voor grafeen materiaal.

In het Nederlands hebben we het dan over de "Kantelfrequentie", waar je meer over kan lezen op: http://nl.wikipedia.org/wiki/Kantelfrequentie

Het Nederlandse Wiki artikel gaat er echter niet diep genoeg op in, en heeft het alleen maar over gebruik in luidsprekers, terwijl deze IBM vorm dus meer van toepassing is op gebruik in communicatie.

De Engelse wiki versie heeft hier een betere uitleg op: http://en.wikipedia.org/wiki/Cutoff_frequency
De meeste van deze high freq single transistor technieken kunnen simpelweg onmogelijk op de korte termijn worden gebruikt voor een cpu. Ander ontwerp uitgangspunt.
Het gaat hierbij natuurlijk om een proof of concept. Zodra de grenzen van silicum echt bereikt gaan worden dan moet er wel een alternatief klaar liggen. Als dat betekent dat je een ander ontwerp moet maken, dan heb je wel een alternatief nodig om dat ontwerp voor te bouwen. Kortom, een goede zaak. Zijn er overigens veel belovende alternatieven?
offtopic: dat zou je van olie ook kunnen zeggen... is ook niet veel meer van, maar daar merk je ook weinig van dat er wat gebeurt...

ontopic:
Ik denk dat dit design de eerst komende paar jaren nog wel zal volstaan, als ze met dit soort transistors met deze lengte al bijna 60GHz boven de silicium transistors halen, dan kan het met bijschaving van het concept nog verder, tegen de tijd dat het nodig is of ondersteund wordt EN betaalbaar is voor de consument zijn we 10 jaar verder...
Verder offtopic:

Hier heb je toch niet goed opgelet de afgelopen jaren, ze zijn al extreem lang bezig met alternatieven te zoeken en die zijn ook gevonden.

-Windenergie (windmolenparken op de noordzee)
-Zonneenergie (op het dak)
-Electrische energie (in een auto)

En ja het is in het begin nog erg duur omdat de onderzoekskosten eruit gehaald dienen te worden en in het begin zijn de ontwikkelkosten ook hoog omdat de productie en verkoop nog niet goed op gang is.
-Electrische energie (in een auto)
Dit is niet echt in de lijn met de vorigen die je vernoemde. Het is weliswaar een alternatieve manier om je auto aan te drijven, maar geen alternatieve manier van elektriciteit opwekken. Deze moet namelijk nog steeds ergens vandaan komen, zij het uit windenergie, zonne-energie of kernenergie. Indien je doelt op de gerecupereerde energie bij het remmen heb je het over kinetische energie.
Ik zie in die post ook niks staan over alternatieve methodes om je auto aan te drijven, maar over alternatieven voor het gebruik van olie. Electrische auto's vallen daar dus wel degelijk onder, aangezien auto's nu uiteindelijk op olie rijden. Als ze electrisch aangedreven worden, dan heb je niet noodzakelijkerwijs meer olie nodig - dus je hebt alternatieven.
Niet goed gelezen:
wind-energie is gebleken FUD te zijn, kost meer energie dan het opleverd
Zonne-energie zoals door U omschreven levert ook niks op, en deze beide samen zouden die elektrische auto moeten voeden. Zal dus niks worden, maar het is dan ook allemaal politiek geleuter. Waterkracht is zinvol, en zonnepanelen in de Sahara, maar dat laatste is politiek weer onmogelijk.....
het eeuwig dilemma.
Tja, je kan anders ook elk broodje aap verhaal dat je ooit in de kroeg gehoord heb op tweakers neerpleuren en als vaststaand feit verkopen, zonder enige vorm van onderbouwing, maar als je wilt weten hoe het echt zit kan je bijv. ook even hier kijken:

http://nl.wikipedia.org/wiki/Windenergie
Want Wiki, daar vind je altijd de waarheid?

Uit jouw Wiki:
voor de productie van windmolens zijn staal en kunststof nodig waarvan het winnen een kostbaar, vervuilend en energie-intensief proces is (overigens wordt de hiervoor benodigde energie door de geproduceerde molen zelf in ca. 6 maanden opgewekt; de zogeheten energie-terugverdientijd)
Dit wordt gecompenseerd met subsidies, waardoor de windmolen inderdaad voordelig is. Maar laat je die subsidies vallen, dan is er niemand te vinden die wil investeren in windenergie.
windmolens worden niet persé van kunststof gemaakt.
kan ook van andere materialen.

en ga niet beweren dat een windmolen meer energie kost om te produceren dan hij in zijn toch vrij lange levensspan opbrengt.

verder zonne energie,
mischien nog niet rendabel,
maar door zonnepanelen te kopen krijgen de bedrijven geld.
geld wordt ingezet voor onderzoek.

hoedanook zwaar offtopic.

[Reactie gewijzigd door freaq op 6 februari 2010 16:35]

Zonne energie is allang rendabel. Alleen niet in nederland.
Hier zijn de zonnepanelen ook nog eens flink overpriced.

In amerika kun je al onder de dollar voor 1 watt piek. Terwijl je hier over prijzen praat van 5 euro per watt piek.
In amerika praten ze over terugverdien tijden van 2 jaar. Als dit zo was zou hier iedereen aan de zonnepanelen gaan.
In NL is genoeg zon. Ook met bewolking.

Ik snap alleen niet dat die dingen in NL zo overpriced zijn?? zit er een extra belasting op of iets dergelijks. Invoer tax?

En ook de regering werkt niet mee, ze willen het systeem die de rest van europa wel overneemt van duitsland maar niet inzien.
Het idee van duistland is eigenlijk het idee van nederland.
Duistland heeft het overgenomen van nederland.

En nederland is er mee gestopt omdat het zo goed werkte?
Vraag me daar maar geen uitleg over want ik vond het ook belachelijk.

Nederland heeft 4% dacht ik
Terwijl Duistland als iets op 20 % zit.
Dit wordt gecompenseerd met subsidies, waardoor de windmolen inderdaad voordelig is. Maar laat je die subsidies vallen, dan is er niemand te vinden die wil investeren in windenergie.
Is dit jouw mening?
Het is niet onderdeel van zijn schuin gedrukte quote, dus ja.
Want Wiki, daar vind je altijd de waarheid?

Uit jouw Wiki:
voor de productie van windmolens zijn staal en kunststof nodig waarvan het winnen een kostbaar, vervuilend en energie-intensief proces is (overigens wordt de hiervoor benodigde energie door de geproduceerde molen zelf in ca. 6 maanden opgewekt; de zogeheten energie-terugverdientijd)
Dit wordt gecompenseerd met subsidies, waardoor de windmolen inderdaad voordelig is. Maar laat je die subsidies vallen, dan is er niemand te vinden die wil investeren in windenergie.
De levensduur van een windmolen is wel een pak langer dan die 6 maanden. Kernenergie is trouwens ook niet zo slecht, het enige afvalproduct dat daaruit komt zijn de radioactieve stoffen die perfect gecontroleerd en bewaard kunnen worden. Het is zo idioot om te zien dat bij een topic over vervuiling in het journaal soms de koeltoren van een kerncentrale in beeld worden gebracht, gewoon omdat deze veel zichtbare uitstoot hebben, terwijl die grote wolken echter 100% onschadelijke waterdamp zijn.
Zo te zien is dat in eerste instantie ook niet de bedoeling:
Het onderzoek werd gefinancierd door de Amerikaanse militaire onderzoeksinstantie Darpa
Ik verwacht dus eerder dat ze het zullen gebruiken voor zaken als gecodeerde communicatie (frequency hopping) en geavanceerde radarsystemen en pas jaren daarna misschien in CPU's.
Sterker nog, dit soort transistoren en vermogens banen misschien de weg naar directed-energy weapons.

Vergeet ook even niet dat laserdiodes ook een interessant onderwerp van de halfgeleider-techniek zijn, die kunnen hier misschien ook wel goed van profiteren.
Het gaat bij onderzoek als dit dan ook niet om de korte termijn...
Ik weet niet precies of ik dit zo uit mag rekenen. Maar het gaat hier volgens mij om zeer hoge snelheden van de electronen. Als je 100 miljard keer per seconde kan schakelen en de gate lengte is 240*10^-9 m dan moeten de elektronen om de gate 1 keer te overbruggen een snelheid halen van 24000 m/s (=1/6 van de lichtsnelheid). Of maak ik ergens een fout ?

Als dit klopt kan je wel voorstellen dat ze tegen grenzen aan beginnen te lopen.
Zou zomaar kunnen kloppen, maar elektronen kunnen ook zo snel vloeien, juist omdát het grafeen is. Omdat de structuur daarvan zo uniform is, kunnen elektronen sneller vloeien en genereren (hopelijk) minder weerstand (warmte). 1/6 lichtsnelheid heeft in een goed materiaal nog zeker 200% rek, omdat elektronen 1/2 lichtsnelheid kunnen halen, afaik.
wou hieraan toevoegen dat ze tegelijk bezig zijn elektronen te proberen verplaatsen in nano tubes waardoor ze theoretisch geen weerstand zouden ondervinden en dus de snelheid van licht kunnen gaan behalen en geen warmte produceren, ( gezien op tv kan daarom geen link plaatsen)
toch wel iets http://www.sciencedaily.c.../2009/03/090320134041.htm over transistoren weet ik niet veel maar neem aan dat als ze elektronen kunnen geleiden zonder weerstand er ook wel een manier komt om ze op deze manier te schakelen. in deze combinatie heb je de hoeveelheid elektronen nodig als dat je bits hebt en daarbij geen warmte productie. denk dat we de tijd nog meemaken dat een pc op een horloge batterij werkt en nooit op raakt.

[Reactie gewijzigd door 310591 op 7 februari 2010 10:40]

Of maak ik ergens een fout ?
Ik denk het wel :) sorry. Ik ben ook geen transistor guru, maar ik denk dat 1 electron niet door de hele gate hoeft te stromen. Als de electronen gaan stromen "duwen" ze elkaar aan en het is (voor zo ver ik het begrepen heb) de stroom electronen die "het signaal" vormen en niet de individuele electronen.
Nee, dat mag niet. De driftsnelheid van elektronen is maar een paar meter per seconde. Die elektronen stoten elkaar wel af, en die afstoting gaat met de lichtsnelheid.

Vergelijk het met pijp vol knikkers: als je aan de ene kant er een knikker bijduwt komt er vrijwel instantaan aan de andere kant er een knikker uit. Dat is niet dezelfde knikker natuurlijk.
Mie9iel en Msalters, bedankt, had ik moeten weten 8)7
tweakerharry558 denkt:
lekker pifast runnen haha! zou wel lekker zijn in me game-rig die 100GHz. En in de jaren 80 hadden ze pas 100MHz, tijd gaat snel.
eigenlijk maar zo'n 25% sneller per jaar. (factor 1000 in 30 jaar). Weet nog niet of ik dat echt snel moet vinden, valt eigenlijk best mee toch?
Nooit gehoord van de wet van moore?

Overigens zit de verbetering in snelheid de laatste jaren in rekenkracht, niet door middel van ghz maar door ander design, beschikbare bandbreedte, multicore, enz.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Moore
citaat uit je bron:
De Wet van Moore stelt dat het aantal transistors op een computerchip door de technologische vooruitgang elke 2 jaar verdubbelt.
Dit zegt dus niks over de kloksnelheid van je processor. Logaritmen zeggen echter wel iets over de jaarlijkse toenamen in kloksnelheid.
Moore slightly altered the formulation of the law over time, bolstering the perceived accuracy of Moore's law in retrospect.[15] Most notably, in 1975, Moore altered his projection to a doubling every two years.[16] Despite popular misconception, he is adamant that he did not predict a doubling "every 18 months". However, an Intel colleague[who?] had factored in the increasing performance of transistors to conclude that integrated circuits would double in performance every 18 months.[17]
Nederlandse wiki....
http://en.wikipedia.org/wiki/Moore%27s_law
Laten we zeggen dat zo'n rendement op een investering in ieder geval enorm goed zou zijn :P
Achja, elk jaar 25% meer salaris zou ik wel veel vinden :)
Jaren 80 100MHz? Konden ze toen dromen!
in '95 zaten ze pas op 100MHz! (pentium 1).

M'n vader vond z'n PC in 83 met een 2,33MHz proc. toen heel snel :+
Die bestaan niet: De originele IBM PC debuteerde met een 4,77 Mhz Intel 8086, net zoals de XT. En de IBM AT met een Intel 80286 kwam op 6 Mhz.
Maart 1994 al, hoor, met de 486DX4:
http://en.wikipedia.org/wiki/Intel_80486DX4

[Reactie gewijzigd door Seal64 op 7 februari 2010 09:54]

Gamers zijn anders wel een van de weinige consumenten die de snelheid ook willen en zullen gebruiken. Zonder de groep gamers, zouden er zelfs niet genoeg anderen zijn om fabrikanten ook middelen aan reclame te laten spenderen.
Kan je als folder of amateur videobewerker lekker op zoek gaan naar overprijsde hardware omdat goedkope massaproductie niet mogelijk was.
Dit is één transistortje. In een processor zitten er net iets meer. Zal niet zo makkelijk worden.
ik snap dit soort reacties nooit, wie weet is die techniek is zo goed dat je straks een game-pc hebt te grote van nettop. opslag gaat waarschijnlijk in de toekomst via servers welke je ergens in een meterkast of zo verstopt.

on topic

silicium-transistors kunnen maximaal 40ghz behalen, maar toch zie je geen processoren met zulke hoge kloksnelheden.
dat er nu met grafeen een transistor is ontwikkeld welke de 100ghz haalt betekent dus dat het theoretisch mogelijk is om zulke hoge kloksnelheden in een processor te bereiken maar de werkelijke snelheid hoogstwaarschijnlijk een factor 10 kleiner is vanwege de warmteontwikkeling ?
De kracht van een 20 jaar oud highend computer zit nu ook in je mobieltje. Betekend niet dat we nu een mobiel hebben die echte games kan draaien. Hoe sneller de computer, hoe meer plaats voor een zwaarder programa. Tegen de tijd dat dit echt bruikbaar is, zit je met een I7 in je mobiel en heb je die super snelle grafeen cpu wel nodig in de servers van een 'instantie die bepaalt wat jij mag doen' op je thin-client met een fibertje aan een gigantisch netwerk.
Het is jammer dat het systeem van thin-clients al 10 jaar faalt.

Nee ik hou de controle en kracht liever dicht bij huis. Zodat je niet afhankelijk bent van bedrijven waar je veel meer per ghz/gflops betaalt.
Waarom schrijf jij wat tweakerharry558 denkt en zegt?
hij lacht de gewone tweaker met z'n gewone pc uit, die hij voorstelt als "tweakerharry558", het is een kind van 15 die zich superieur voelt omdat hij van mama en papa een macbook en een iphone gekregen heeft en die nog altijd wilt vergelijken met windows 98, waardoor hij vindt dat windows wel een beetje achter komt...

[Reactie gewijzigd door flamingworm op 6 februari 2010 23:30]

Hmm, dus 1 grafeentransistor op 100GHz, waar de beste siliciumtransistor van vergelijkbare grootte hooguit 40GHz haalt. Betekent dat een versnelling ten opzichte van silicium van 2.5x? Of is dat nog te voorbarig? Als we daar vanuit gaan zouden we voor producten gebaseerd op schaalvergroting van deze techniek zo'n 3GHz * 2.5 = 7.5GHz processoren verwachten, wat ergens nog tegenvalt gezien de verwachtingen van grafeen.

Maar goed, ze zijn er natuurlijk nog lang niet.
Vergeet niet dat aan die 40ghz silicium transistor vele tientallen jaren onderzoek vooraf zijn gegaan waar er maar enkele in die grafeen tor zitten. 2.5x lijkt me dan niet te voorbarig.
Ik ken een professor die vanaf het begin hiermee bezig was, en dat is zo ergens begin jaren '90, toch al zo'n 20 jaar dus.
In theorie kan iedere transistor in een cpu gebruikt worden. Men zegt dat hierboven omdat de genoemde transistor een test was, en nog niet op grote schaal bruikbaar. Het feit dat je er in slaagt een transistor te maken wil niet zeggen dat je ook een hele processor kunt maken met die cpu ;)
Je hebt wel door dat CPU en processor hetzelfde zijn, alleen dan anders verwoord? :P
Wat je denk ik bedoeld is dat er nog niet een volledige CPU/processor gemaakt kan worden met die transistors.

Ik vraag me overigens af wat je met een RF-transistor in een processor moet, maar dat kan aan mij liggen. De transistors in een CPU werken volgens mij namelijk op een compleet andere manier als deze RF transistor...
Hoe zouden ze dit nou eigenlijk meten. Als de huidige meetapparatuur ook gewoon transistoren bevat die vele malen langzamer zijn dan de te meten transistor.
Genoeg methodes. Zo is het relatief eenvoudig om een frequentieverschil te meten. Een andere methode is om met behulp van deze zelfde transistoren een frequentie-halveerder te bouwen: Voor elke twee pulsen van je inputsignaal genereer je een output puls. Die kun je vervolgens in serie zetten; met 8 van die dingen ben je al onder de 400 Mhz.
leuk, maar wat is het statisch en dynamisch stroomverbruik van dit ding? Want dat is een van de belangrijkste dingen voor commerciële toepassingen.
Ik vraag me overigens af wat je met een RF-transistor in een processor moet, maar dat kan aan mij liggen. De transistors in een CPU werken volgens mij namelijk op een compleet andere manier als deze RF transistor...
Het gaat hier om een FET omdat er over een gate gesproken wordt. En RF is ook maar een benaming omdat het ding geschikt is voor hoge frequenties te schakelen.
Maar voordat ze er een processor mee kunnen maken moet er nog wat barrières worden overwonnen. Een CPU is simpel weg te groot en er zou halverwege het signaal pat al te veel signaal verlies zijn. Er zouden dan repeaters in de CPU nodig zijn om het signaal weer te versterken.
En de gate lengte is nog te groot 240nm waar ze nu al met 32nm en 40nm bezig zijn.
De wafers die ze nu kunnen maken met grafeen zijn 100mm en voor CPU's zouden die naar 300mm moeten gaan.
Ik heb al in een aantal reacties hier boven gelezen dat deze transistor niet in CPU gebruikte zouden kunnen worden. Waarom niet? Het is toch een transistor, of werkt deze transistor anders.
Als deze transistors niet in CPU gebakken kunnen worden, waar kunnen ze dan wel gebruikt worden?
versterkers, zenders en ontvangers. Dat is waar momenteel veel HF techniek onderzoek naartoe gaat.
Algemeen gesproken, alles met sensoren en ontvangers, waarbij hoogfrequente signalen versterkt moeten worden. Denk aan mobiele telefoons (ontvangen radiosignalen), Wifi (idem), navigatie (ontvangen satelietsignalen), enz.enz.
Nu worden dat soort zaken opgelost met langere antennes, en met HF versterkers op basis van spoeltjes en dergelijke.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True