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 , , 15 reacties

Onderzoekers van het Max Planck-instituut hebben nanodraden van kristallijn silicium ontwikkeld die ze willen gebruiken als transistors. De transistors zouden haaks op een substraat moeten staan. Dat zou tot zuiniger elektronica leiden.

Door de verticale oriëntatie van de nanobuisjes zouden transistors, en daarmee chips, kleiner en goedkoper kunnen worden. Nu worden de kleinste rekeneenheden in een processor nog plat op de ondergrond van silicium geplaatst. Dankzij de vinding van de onderzoekers zouden chips in de toekomst een meer driedimensionale structuur kunnen krijgen, met kolommen van silicium nanobuizen als transistors. Nanobuisjes worden in het lab vaker ingezet bij de productie van transistors, maar ze worden dan in bulk gebruikt. Bij het Max Planck-instituut willen ze echter individuele buisjes als transistor inzetten.

De fysici van het Max Planck-instituut in Halle maken de transistors door nanobuisjes van silicium te voorzien van doteringen, net als bij de productie van tradionele halfgeleiders gebeurt. Het doteren zorgt voor veranderingen in de silicium buisjes, maar de distributie van onzuiverheden die hierbij plaats vindt, bleek niet uniform. In de vrij forse nanodraden van honderd nanometer in diameter en driehonderd nanometer hoog bleken de onzuiverheden in de vorm van fosfor en borium niet gelijkmatig door het silicium verdeeld te zijn.

Uit de beelden die met een ssr-microscoop werden verkregen, bleek het fosfor en het borium naar het oppervlak van de buisjes te migreren. Door deze migratie zorgden de onzuiverheden niet langer voor het wijzigen van de elektrische eigenschappen van het silicium. Alvorens de onderzoekers kleinere, verticale, silicium nanobuis-transistors kunnen ontwikkelen, moet eerst een methode ontwikkeld worden om de gewenste eigenschappen niet te laten verdwijnen. Wanneer het de onderzoekers lukt kleinere nanobuis-transistors te bouwen, zouden dit een belangrijke stap betekenen bij de transitie van micro- naar nano-elektronica.

De Duitsers willen op termijn transistors met een diameter van slechts enkele atomen doorsnede maken en nanodraden van strengen atomen produceren. Een beter begrip van de elektrische eigenschappen op nanoschaal is dan noodzakelijk, en de ssrm-techniek moet dat faciliteren.

Nano-transistor van silicium-nanobuis
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (15)

Wordt elektronica niet exponentieel kwetsbaarder als er zo klein gewerkt wordt? En dan zeker met 3D constructies?
Of wordt dit geheel dan 'ingepakt' met het 1 of ander dat voldoende bescherming biedt? En hoe/wat dan?
Wel weer zeer interessant :)

[Reactie gewijzigd door cgpirre op 10 februari 2010 15:00]

Heb je wel eens een chip open gemaakt en gekeken naar het echte formaat van bijvoorbeeld een oude Pentium chip? Je zult je verbazen over het kleine formaat 90% van de behuizing is lucht en draadjes naar de verschillende pootjes op de package. De chip zelf is echt heel erg klein zeker als je bedenkt dat het ding een factor 1000x of meer sneller is dan jij als het gaat om simpele berekeningen.

De chips van tegenwoordig zijn niet veel anders een beetje telefoon geheugen bestaat bijvoorbeeld vaak uit een multi layer package waar dus niet 1 maar een aantal plakjes silicium op elkaar gebruikt worden om zo de package lekker klein te houden. Zeker een telefoon heeft het flink te verduren in de handen van veel mensen. Even op de grond laten vallen etc... het is echt geen probleem.
Mocht je denken dat een kleinere structuur eerder stuk gaat laat maar eens een glas op de grond vallen en doe dan het zelfde met de kleinste scherven... wedden dat het glas wel breekt maar de scherven gewoon even groot blijven. Kleiner in dit geval is niet noodzakelijk breekbaarder zeker in een goede package is het verrekte moeilijk het ding stuk te laten vallen, laat staan dat je het niet gewoon zou kunnen schudden of zo...

Het enige probleem dat ik me voor kan stellen is dat statische ontlading een heleboel sneller en een heleboel meer schade zal kunnen aanrichten omdat het nu eenmaal veel kleinere onderdelen zullen zijn en dus de benodigde en maximale spanning en stroom een flink stuk lager zullen liggen dan bij de huidige elektronica.
Om even voor te borduren op jouw verhaal: ook andere straling zal eerder problemen opleveren door deze schaalverkleining (denk aan kosmische straling, allerhande elektromagnetische straling van apparatuur in de directe omgeving).

Is ook ťťn van de redenen dat NASA in hun Spaceshuttles tot voor een paar jaar geleden nog i8086 processors gebruikte. Ze kochten ze op voor een Dollar of 10,- bij bedrijven en zelfs consumenten. :) (T.net bericht van toendertijd)
Wordt elektronica niet exponentieel kwetsbaarder als er zo klein gewerkt wordt? En dan zeker met 3D constructies?
Volgens mij richt je te zeer naar het computer gecreŽerde beeld van van zo'n IC.

Als je naar pagina 86 van dit document kijkt zie je aan foto gemaakt met de elektronen microscoop dat het niet zo'n mooie torentjes zijn.

Dit is een ander goed document dat laat zien hoe het nu is en hoe het uitziet met nanobuisjes.
De realiteit zal er idd nooit uitzien zoals het computermodel.

De foto's tonen echter duidelijk dat dit zuiver een ontwikkelfase is wat onderschreven wordt door gebruik van SOG en Wet Etch technieken.

Men kan dit "vrij" eenvoudig veel netter gaan maken maar daar was het ze nu niet om te doen.
Dankjewel, iedereen, voor de verduidelijkingen :)
Ik neem aan dat het degelijk ingepakt wordt, bv met een laagje epoxy oid.

Warmte productie met schaalverkleining zal teruglopen (met dezelfde hoeveelheid schakelingen in het IC), dus dat zal niet direct negatief uitpakken bij dikkere verpakking.

Ben benieuwd hoe de "gate leakage" van elektronen is bij deze horizontale transistors t.o.v. de transistors bij de reguliere productie methode.

gate leakage info: PDF hier
Dat zal wel ingepakt worden in een gewone chip waar alle aansturing in zit die weer zit ingepakt in een typische chip-behuizing :P
Natuurlijk, een complexer systeem heeft sowieso meer kans op fouten. Dat is gewoon een wet. :P
Ben erg benieuwd hoelang hierover gedaan zal worden om het ook echt te produceren voor de consument. Het lijkt nog erg in z'n kinderschoenen te staan.
Wel een erg mooie voortgang, misschien ook gemakkelijker te coolen dan de hedendaagse manier?
Gemakkelijker denk ik niet. Het zal (per transistor) misschien wel minder warmte afgeven, waardoor (bij gelijke snelheden) minder warmte vrij zal komen. Maar deze warmte komt dan wel weer van een kleiner oppervlak, dus ...

En als het totaal toch koeler wordt, kun je hem nog altijd weer hoger klokken zodat hij sneller wordt en weer het 'normale' vermogen af zal geven en dus de de 'normale' hoeveelheid warmte zal produceren.

[Reactie gewijzigd door Peregrine op 10 februari 2010 15:39]

Een essentieel verschil:

Het patent omschrijft "carbon nanotubes" terwijl dit "silicium nanotubes" zijn.
Het bericht schrijft over "boron", maar dat is weer de Engelse naam die onvertaald overgenomen wordt. Boor is de Nederlandse naam van dit element.

Verder vind ik dat dit artikel wel een interessant inzicht geven in de problemen waar men tegenaan loopt bij de ontwikkeling van nieuwe technologieŽn.
"Nobody doesn't like molten boron!"

on-topic: Zeker fascinerend.

Ik vraag me af of een dicht gas of een vloeistof in de package geschikt zou zijn om die hoge structuren te koelen, aangezien er bij deze verticale structuren minder contact wordt gemaakt met het substraat.

[Reactie gewijzigd door netgrazer op 10 februari 2010 20:35]

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