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 , , 12 reacties

Wetenschappers van de Universiteit Twente hebben met een prototype aangetoond dat hun methode om transistors energiezuiniger te maken werkt en verdere ontwikkeling tot hogere efficiŽntie kan leiden. De onderzoekers omsluiten transistors met een piŽzo-elektrisch materiaal.

Wetenschappers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente en het bedrijf SolMateS presenteren het prototype van de energiezuinige transistor, waarvan ze het ontwerp vorig jaar onthulden. Het prototype bevestigt de voorspellingen met betrekking tot de energiebesparingen van de onderzoekers en er zit nog meer in het vat, verklaart dr. ir. Ray Hueting van de vakgroep Halfgeleidercomponenten van de UT: "Het gaat hier om een eerste prototype dat al een energiebesparing kan opleveren. Het ontwerp is nog redelijk grofstoffelijk. Het ligt dus voor de hand dat bij doorontwikkeling van de transistor nog een belangrijke efficiëntieslag gemaakt kan worden."

De methode van de Nederlanders behoudt de voordelen van 'strained silicon', maar zorgt tegelijkertijd voor een afname van de lekstromen bij inactiviteit. Bij 'strained silicon', dat al jaren wordt toegepast, wordt silicium samengeknepen of gecomprimeerd om de mobiliteit van elektronen te vergroten. Dit zorgt voor een prestatieverbetering.

Schets van het prototype van de energiezuinige transistor van de UT

Het nadeel is dat die druk op het silicium permanent ingebakken zit, wat de lekstroom verhoogt. Om dat tot een minimum te beperken maken de onderzoekers naar eigen zeggen gebruik van 'slim knijpen' in het silicium op de momenten wanneer dat nodig is: "De truc schuilt in een piëzo-elektrisch materiaal dat aan de buitenkanten van de transistor wordt aangebracht. Het piëzo-elektrische materiaal zet uit als je er spanning op zet en drukt het silicium in de transistor samen met een druk van ongeveer 10.000 atmosfeer." De elektrische spanning die nodig is om de transistor te laten schakelen wordt hiermee deels vervangen door mechanische spanning.

De onderzoekers slaagden er met het prototype in om de lekstroom met een factor vijf te verlagen in vergelijking met een transistor zonder het piëzo-elektrisch materiaal. De winst van het energieverbruik bij activiteit van de transistor bedraagt rond de tien procent. De wetenschappers beschrijven hun prototype in het juninummer van het wetenschappelijke tijdschrift Transactions on Electron Devices.

Bovenaanzicht van de opwaartse beweging van een piëzoFET

Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (12)

De techniek is een beetje dubbelzinnig beschreven in het aritkel. Bij strained silicon worden de silicium atomen net uit elkaar getrokken in plaats van samengedrukt. De grotere afstand zorgt voor de verhoogde mobiliteit.

Ik vermoed dat de siliciumlaag met deze techniek 'uitgesmeerd' wordt door er langs boven op te drukken. De laag wordt dus wel samengedrukt, maar de atomen gaan uit elkaar, kleine nuance wel.
Leuk, een mechanische component toevoegen aan halfgeleiders. Dan moet je maar afwachten wanneer ze versleten zijn of stuk gaan.

Overigens gaat het hier over een FET.
Waar dacht je dat de T in FET voor staat?
Durandal bedoelt dat het hier specifiek over een FET gaat. Als men alleen over een transistor spreekt, gaat het doorgaans over een bipolaire transistor.
De meeste elektronische apparaten bevatten mechanische "elektronische" componenten en dat zijn wel de laatste onderdelen die stuk gaan: de oscillatorkristallen voor de processoren (die de werkfrequentie bepalen)
Interessante ontwikkeling. Leuk dat deze techniek zich bewezen heeft. Nu zien hoe dit is in te bakken in bestaande productielijnen. Ik ben nog wel benieuwd hoe het zit met de warmte afgifte. Ik verwacht dat die omlaag gaat omdat er minder lekstroom is. Maar jammer genoeg zegt het artikel daar niets over.

[edit]: typo :-)

[Reactie gewijzigd door Lucky700 op 2 juni 2014 13:01]

Aangezien dit (enkel) een extra stap zal toevoegen aan het productieproces vermoed ik dat de chipbakkers dit wel met een jaar of 5-10 standaard in de lijn hebben zitten.
Ik verwacht niet erg veel verandering in de warmte ontwikkeling. Je processor wordt echt heet wanneer die flink aan het werk wordt gezet. 10 procent minder energie =/= 10 minder warmte, aangezien het hier om lekstromen gaat.
Die warmte ontstaat voor verreweg het grootste deel door de lekstromen die gepaard gaan met het schakelen van transistoren in de processor.

Het "flink aan het werk gezet" worden wat je noemt komt op transistorniveau neer op veel en snel schakelen, en dus veel lekstroom (en daardoor warmte).

Deze ontwikkeling zal daarom juist wel invloed hebben op warmteontwikkeling.
Dit lijkt me vooral een goede oplossing voor transistors die weinig gebruikt worden. Hoe groter de 'stand-by'-tijd, hoe hoger de besparing.
Maar die worden nu toch al volledig drooggelegd via power gating?

Het lijken me net de delen van een chip die frequent (maar weinig intensief) gebruikt worden die erop vooruit gaan.
Ik vraag mij af of het activeren van het piŽzo-elektrische materiaal nog de transistor in zijn geheel vertraagt.

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