Quantumtransistors moeten geheugencellen versnellen

Chinese onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om de transistors die in geheugencellen gebruikt worden een flinke versnelling te geven. Ze maken daarbij gebruik van transistors in transistors.

De transistors die gebruikt worden in geheugencellen, zoals in nand-chips voor solid state drives, naderen stilaan hun fysieke grenzen. De transistors kunnen niet alsmaar kleiner gemaakt worden voordat ongewenste effecten de betrouwbaarheid van de opgeslagen data verminderen. Een groep onderzoekers van de Chinese Fudan-universiteit denkt echter een manier gevonden te hebben om de transistors die in flashgeheugen gebruikt worden, sneller te maken.

Ze doen dat door een transistor in de transistors van de geheugencellen te bouwen. De ingebedde transistor moet de gate van de transistors sneller laten openen en sluiten, wat de snelheid van het geheel moet opvoeren. De Chinezen pasten hun techniek toe op floating gate mosfets. Een kleine tunneling fet wordt gebruikt als gate. Die tfets vergen minder tijd om een lading op te bouwen dan mosfets, omdat ze met quantumtunneling-effecten werken. Waar een traditionele transistor over tijd een lading moet opbouwen alvorens de gate kan worden geopend of gesloten, gebeurt dat bij de tfets veel sneller.

De mosfets kunnen zo niet alleen sneller schakelen, maar zijn ook nog eens zuiniger, zo bleek uit het onderzoek van de Fudan-medewerkers. De tfets kunnen in slechts één nanoseconde schakelen en bleken lichtgevoelig. Dat zou ze ook geschikt maken voor snelle beeldsensors. Bovendien zou het inbouwen van de tfets in mosfets nauwelijks een aanpassing in de productieprocessen vergen, zodat de techniek snel geïmplementeerd zou kunnen worden.

Reacties (27)

[RoyD]

Grappig, een soort gestapelde darlington trap.

[mad_max234]

Ja zo kan je het wel bekijken en simpel uitleggen, maar zit net iets anders in elkaar, zijn geen twee losse fets, het is meer een 1 fet waar een "halve" andere fet bij inzit, en heeft ook andere doel dan extra versterking waar darlington transistor voor is bedacht. Dit is meer een mosfet driver dan extra versterking.

De elektronen brug van tfet zal links rechts ontstaan tussen de mosfet gate die zich als als p+ gedraagt van de tfet channel, het is meer integratie dan simple darlington transistor, mosfet gate is deel van tfet.

Edit/
Had per ongeluk links geschreven waar ik rechts bedoelde.

Die tfet is dus eigenlijk alleen n+ gedeelte van een fet, waar normaal p+ gedeelte zou zitten van fet zit nu dus de gate van de mosfet die als p+ gedraagt en daar dus klein elektronen brug maakt zodat er stroom kan geleiden die vervolgend de mosfet channel open gooit door daar een brug te maken van elektronen.

Edit/2
Als geen positief spanning staat op de Vcg dan zal de N semicondcutor dus niet geleiden en heb je een floating gate van de mosfet?
.

[Reactie gewijzigd door mad_max234 op 24 juli 2024 22:06]

[meneer william]

Oke!? zou je het mij eens uit willen leggen in jip en janneke taal. Of een link sturen is ook goed. Ik zou graag meer willen weten over dit soort onderwerpen alleen jouw woordenschat op dit gebied leest/klinkt haast russisch.

[nhimf]

Als je echt wil begrijpen wat hij zegt: Lees de ebook (of hard copy) Getting started in Electonics, geschreven door Forrest M. Mims. Het boekje ziet er uit als een handgeschreven schrift.
In dat boekje wordt in redelijke jip en janneke taal uitgelegd wat N en P materialen zijn, halfgeleiders etc.

Na het lezen van dat boekje kan je ook Russisch

[M.l.]

Bedankt voor de tip. Dit soort boeken vind ik op z'n tijd beter dan de 'schoolboeken'.
Er zou eigenlijk een pricewatch-subcategory voor moeten zijn.

[meneer william]

Oke thanks zal ik zeker doen.

[korenpc]

dank je voor de tip.

[HMC]

Darlington was ook het eerste wat in mij opkwam.
En misschien (waarschijnlijk?) hun inspiratie.
Geniaal. Hoop dat ze het snel patenteren, voordat een Amerikaan ermee vandoor gaat.

Menig ICT'er blijft mij vertellen dat electronica dood is, maar hier gaat mijn hartje nog steeds sneller van kloppen. Prachtig.

[Verwijderd]

Hmm...over patenteren. Als je iets openbaar maakt, en dit is behoorlijk openbaar, dan kun je het niet meer patenteren. Want de kennis is dan al in het publieke domein.

Een manier om te zorgen dat anderen het niet patenteren, is openbaar maken (zoals hier). Waarmee je nog steeds de mogelijkheid hebt dat de uitvinder reeds patent heeft aangevraagd. In sommige landen, zoals de vs, weet je dat overigens pas na een poos, op het moment dat de patentaanvraag openbaar wordt gemaakt.

[markusclaas]

Die jongens zijn niet op hun achterhoofd gevallen en hebben dit natuurlijk allang gepatenteerd voordat ze dit naar buiten hebben gebracht. Zij doen echt geen onderzoek voor de lol hoor en hun bazen/ geldschieters al helemaal niet!

[batjes]

Scheelt dat wij Chinese patenten niet erkennen en de chinezen onze niet

[Nystran]

Tenzij de Chinezen de patenten ook bij ons aanvragen

[Verwijderd]

'ICT'ers' die dat zeggen zijn hun titel niet waardig...

[game91]

*nauwelijks een aanpassing in de productieprocessen vergen, zodat de techniek snel geïmplementeerd zou kunnen worden.

Wat zou snel kunnen betekenen? 1 jaar, 5 jaar?
Op tweakers heb ik al heel veel nieuws over doorbraken gelezen maar geen 1 is nog geimplementeerd.

[CaptainPanda]

Een tijd van 5 jaar zou echt ongelooflijk snel zijn. Indien er geen absolute noodzaak is (omdat bijvoorbeeld de geheugentechnologie binnen de komende jaren een bovengrens bereikt op het gebied van snelheid), lijkt mij eigenlijk de kans klein dat het in zo'n kleine tijd zal gebeuren. Maar dit geldt dus voor alle nieuwe technologieën; het is nu eenmaal heel erg onvoorspelbaar (zo ook bij dingen zoals quantumprocessoren en koolstof nanobuisjes). Desondanks komen de fysieke limieten op het gebied van miniaturisatie wel steeds dichterbij in de komende jaren.

Bij al dit soort nieuwe technologie is het inderdaad zo dat maar een heel klein deel het ook echt zal halen tot het productieproces. Het is een eerste werkend concept is in een lab; de theoretische opgedane kennis moet dus omgezet naar iets praktisch bruikbaars. Er is nu bewijs dat er een werkend experiment is verricht, maar op dit moment blijft het daarbij. Waarschijnlijk zullen er nog optimalisaties worden gedaan en een manier moeten worden gevonden om dit grootschalig toe te passen. Daarnaast moeten er geen andere bedreigingen in de vorm van andere, betere geheugentechnologieën zijn (goedkoper, eenvoudiger, efficiënter of op elk ander gebied), om de kans te vergroten dat deze techniek de voorkeur heeft boven de andere. Het moet uiteraard ook praktisch zijn om te produceren (bijvoorbeeld niet onder extreme temperaturen of drukken, om maar wat te noemen) en schaalbaar zijn tot massaproductie voordat het een succes wordt.

Als het dan op technologisch vlak haalbaar is, is er ook nog de economische haalbaarheid: het moet niet te duur en bedrijven/investeerders moeten bereid zijn om erin te investeren, omdat ze zullen moeten geloven dat deze technologie onderaan de streep geld zal opleveren.

Uiteindelijk zal een hoop van de nieuwe technologieën het niet halen, maar het draagt wel bij aan de kennis en door het alsmaar accumuleren van deze nieuwe informatie, is het uiteindelijk mogelijk om wél technologieën te ontwikkelen die daadwerkelijk een doorbraak kunnen betekenen.

[Reactie gewijzigd door CaptainPanda op 24 juli 2024 22:06]

[Sissors]

Bij veel technologiën klopt het wat je zegt, maar dit is één van die dingen waarbij dat best kan meevallen. Als het in de praktijk ook zo interessant is als dat het uit dit artikel lijkt te zijn (en daar schort het vaak wel aan, logischerwijs willen onderzoekers het altijd zo mooi mogelijk voorstellen, maar soms valt het uiteindelijk dan toch tegen), dan kan het best snel geimplementeerd worden als er geen nieuwe processtappen nodig zijn.

Een timeframe van 5 jaar is dan niet bijzonder snel, maar meer wat ik zou verwachten.

[Reactie gewijzigd door Sissors op 24 juli 2024 22:06]

[BeefHazard]

Dat denk je, maar ondertussen zijn er al veel technieken wél geïmplementeerd. Deze technieken zijn alleen vaak weer onderdelen van een groter geheel, zoals een standaard (in het geval van geheugen, DDR).

[.oisyn]

Inderdaad, een voorbeeld waar ik meteen aan moet denken is perpendiculaire opslag bij hardeschijven, waardoor de dichtheid van de data op een platter veel groter kon worden. Tegenwoordig is dat gewoon standaard.
nieuws: Perpendiculaire hdd-techniek verwacht halverwege 2005
En zo zijn er vast nog tal van andere voorbeelden te verzinnen.

[strekie]

Mosfets in huidige technologieen kunnen mits niet teveel load cap ook in 1 ns schakelen.

[Sissors]

Mosfets in huidige technologiën kunnen binnen 10ps schakelen. 1ns is extreem traag vergeleken met een beetje technologie.

Echter het ging hier wel over flash geheugen, dus ik ga ervan uit dat het gerelateerd is aan de snelheid van het schrijven van een flash cel, wat meestal niet zo snel is.

[Verwijderd]

Picosecondes zul je bedoelen? Een inverter in een oude technologie schakelt al snel in tientallen picosecondes.

http://digital-library.th.../el_20046031?crawler=true

NAND geheugen is blijkbaar een hele andere technologie.

[mad_max234]

Welke kan dat dan? Wil daar wel iets meer over weten, heb je bron?

Edit/
Heb net zitten lezen in wat datasheets, en kan geen vinden die 1ns kan schakelen, wilt natuurlijk niks zeggen dat ze er niet zijn natuurlijk. Heb wel paar gevonden met rise time van 1ns in bepaalde omstandigheden, maar word al gauw 5ns als het gaat om korte pulsen en daar hebben we het over bij wegschrijven van data. En let ook op test voltage van 3.1v, veel mosfets testen in datasheets zijn op 5v of zelfs 12v.

[Reactie gewijzigd door mad_max234 op 24 juli 2024 22:06]

[Verwijderd]

"De transistors die gebruikt worden in geheugencellen, zoals in nand-chips voor solid state drives, naderen stilaan hun fysieke grenzen. De transistors kunnen niet alsmaar kleiner gemaakt worden voor ongewenste effecten de betrouwbaarheid van de opgeslagen data verminderen."

Is hier uberhaupt wel een oplossing voor te bedenken, zonder sub-atomaire SciFi techniek ?

De beschreven techniek is imho eerder een uitstel van executie dan een structurele oplossing voor het probleem dat te kleine structuren met de huidige wetenschap niet te beheersen vallen.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 22:06]

[Zoop]

Logischerwijs zal het niet oneindig klein te maken zijn. Het moet ergens een keer ophouden. Als dit punt behaald is, dan zal er een totaal andere techniek moeten opduiken (je gaat dan waarschijnlijk de sub-atomaire SciFi techniek in, of Quantum Physica).

Daarnaast kan de toepassing zelf wellicht ook nog verbeterd worden (denk aan CPU's die niet veel meer in GHz omhoog gaan, maar meer optimalisatie binnen de architectuur zelf). Of het wordt gewoon weer groter, door zaken in serie/parallel te gaan schakelen (wederom CPU's als voorbeeld: meer cores). Dus sneller/groter geheugen resulteert uiteindelijk in een grotere machine.

[Relief2009]

Dus omdat jij het niet begrijpt, is het achterhaald? Het verhaal is prima uitgelegd.

Blijkbaar is het te hoog gegrepen voor je. Niets mis mee Maar spam alsjeblieft niet.

[Reactie gewijzigd door Relief2009 op 24 juli 2024 22:06]