Addio silicio, i PC del futuro monteranno transistor 4D

computer transistor 4D

Transistor in 4D, a forma di alberi di Natale. Sono quelli che potremmo trovare nella prossima generazione di computer. “È un’anteprima di ciò che arriverà nel settore dei semiconduttori”, ha spiegato Peide Ye, professore di ingegneria elettrica ed informatica alla Purdue University.

Alcuni ricercatori delle Università di Purdue e di Harvard hanno creato il nuovo tipo di transistor, composto da un materiale che, da qui a 10 anni, potrebbe sostituire il silicio. Ogni transistor contiene tre piccoli nanofili fatti non di silicio, come i transistor tradizionali, ma di un materiale chiamato arseniuro indio-gallio. I tre nanofili sono progressivamente più piccoli e, insieme, formano una sezione trasversale simile ad un albero di Natale.

La ricerca si basa su un lavoro precedente, in cui il team ha creato una struttura 3D al posto dei tradizionali transistor piatti. Questa tecnica potrebbe consentire agli ingegneri di costruire dei circuiti integrati più veloci, più compatti e più efficienti, e ciò si tradurrebbe quindi in computer portatili più leggeri e che generano meno calore dei notebook di oggi. I risultati hanno dimostrato come si possono migliorare le prestazioni dei dispositivi collegando i transistor verticalmente, in parallelo. “Una casa di un piano può ospitare molte persone, ma una con più piani ancora di più; con i transistor è la stessa cosa”, ha spiegato Ye. “Impilando i transistor abbiamo un funzionamento molto più rapido e, quindi, una velocità di elaborazione ancora maggiore. Tutto questo aggiunge una dimensione completamente nuova, per questo ho rinominato i transistor ‘4D”. Il lavoro è stato diretto da Jiangjiang Gu, dottorando alla Purdue University, e da Xinwei Wang, ricercatore di postdottorato alla Harvard University.

I chip di silicio di nuova generazione, introdotti quest'anno, contengono transistor con una struttura verticale 3D al posto del tradizionale design piatto. Tuttavia, poiché il silicio ha una “mobilità degli elettroni” limitata (la velocità del flusso degli elettroni), probabilmente serviranno altri materiali per continuare a lavorare i transistor con questo approccio 3D. L’arseniuro indio-gallio è uno dei semiconduttori più promettenti tra quelli allo studio per sostituire il silicio.

I transistor contengono dei componenti critici chiamati porte, che consentono ai dispositivi di accendersi e spegnersi e di dirigere il flusso di corrente elettrica, e con porte più piccole si avranno operazioni più rapide. Negli attuali transistor 3D al silicio, la lunghezza di queste porte è di circa 22 nanometri; la progettazione in 3D è fondamentale, perché porte lunghe 22 nanometri (o più piccole) non funzionano bene in un transistor piatto. Gli ingegneri sono quindi al lavoro per sviluppare dei transistor che utilizzino delle porte ancora più piccole: si prevede di 14 nanometri entro il 2015 e di 10 nanometri entro il 2018.

Antonino Neri

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