Dolar 13,6691
Euro 15,5360
Altın 784,58
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Mühendislikte Atılım Hem RAM hem de ROM Olarak Hizmet Verebilecek Yonga Bileşenlerinin Yolunu Açıyor

03.07.2021
75
Mühendislikte Atılım Hem RAM hem de ROM Olarak Hizmet Verebilecek Yonga Bileşenlerinin Yolunu Açıyor

Yıllar geçtikçe, bilgi işlem gücünün patlamaya hazır büyümesi, üreticilerin bir silikon çip üzerinde aynı miktarda alana giderek daha fazla bileşen sığdırma becerisine dayanmaktadır. Ancak bu ilerleme, şimdi fizik yasalarının sınırlarına yaklaşıyor ve bilgisayar endüstrisinin kalbinde yer alan silikon yarı iletkenlerin potansiyel ikameleri olarak yeni malzemeler araştırılıyor.

Yeni malzemeler ayrıca bireysel çip bileşenleri ve bunların genel tasarımı için tamamen yeni paradigmalar sağlayabilir. Uzun zamandır vaat edilen bir ilerleme, ferroelektrik alan etkili transistör veya FE-FET’tir. Bu tür cihazlar, durumları hesaplama yapmak için yeterince hızlı değiştirebilir, ancak aynı zamanda bu durumları güç verilmeden tutabilir ve uzun süreli bellek depolaması olarak işlev görmelerini sağlayabilir. Hem RAM hem de ROM olarak çift görev yapan FE-FET cihazları, çipleri daha verimli ve güçlü hale getirecektir.

Pratik FE-FET cihazları üretmenin önündeki engel her zaman imalatta olmuştur; gerekli ferroelektrik etkiyi en iyi sergileyen malzemeler, ferroelektrik malzemelerin yüksek sıcaklık gereksinimleri nedeniyle seri üretim silikon bileşenlerine yönelik tekniklerle uyumlu değildir.

RAM ROM FE-FET Cihazı

Araştırmacıların FE-FET cihazının bir illüstrasyonu ve elektron mikroskobu görüntüsü. Kredi: Penn Mühendislik

Şimdi Pennsylvania Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndaki bir araştırmacı ekibi, bu soruna potansiyel bir yol gösterdi. Son zamanlarda yapılan bir çift çalışmada, ferroelektriklik sergilediği yakın zamanda keşfedilen bir malzeme olan skandiyum katkılı alüminyum nitrürün (AlScN), ticari olarak uygun özelliklere sahip diyot-memristör tipi bellek cihazlarının yanı sıra FE-FET yapmak için kullanılabileceğini gösterdiler. .

Çalışmalar, Elektrik ve Sistem Mühendisliğinde (ESE) yardımcı doçent olan Deep Jariwala ve laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan Xiwen Liu tarafından yönetildi. Aynı zamanda ESE’de yardımcı doçent olan Penn Engineering öğretim üyeleri Troy Olsson ve Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nde profesör ve Maddenin Yapısı Araştırma Laboratuvarı Direktörü Eric Stach ile işbirliği yaptılar.

Bulgularını dergilerde yayınladılar Nano Harfler ve Uygulamalı Fizik Harfleri.

“Çip tasarımcılarının, büyük miktarda veriyi silikonla işlemenin başgösteren sınırlamalarını aşmayı düşünmelerinin ana yollarından biri, süreçte işlemciye zarar vermeden bellek bileşenlerinin doğrudan işlemcinin üzerine kurulmasına izin verecek malzemeler bulmaktır. aslında ikisi bir arada cihazlar üretiyor” diyor Jariwala. “AlScN nispeten düşük sıcaklıklarda biriktirilebildiğinden, belleği doğrudan mantık transistörleriyle birleştirme olasılığını temsil ettiğini biliyorduk. Sadece onu çip mimarisinin geri kalanıyla entegre etmenin bir yoluna ihtiyacımız vardı.”

Jariwala ve meslektaşları, molibden disülfür veya MoS2 olarak bilinen umut verici iki boyutlu bir malzemede bir çözüm buldu. AlScN tabanlı bir FE-FET cihazından kanal olarak tek bir MoS2 katmanı kullanan ekip, anahtarlama hızını ve bellek kararlılığını test edebildi. Bu sonuçlar kendi dergilerinde yayınlandı. Nano Harfler kağıt.

Jariwala, “Mühendisler, 60’lı yıllardan beri FE-FET bellek kavramını takip ediyor, çünkü bu cihazlar son derece düşük güçlerde çalışabiliyor” diyor. “Asıl mesele, onların üretimini işlemcilerle uyumlu hale getirmek ve daha uzun süre dayanmalarını sağlamaktı. 2D malzemelerimiz burada devreye giriyor; o kadar incedirler ki, bir kez içlerine bir bellek biti yazıldığında, bu bilgiyi yıllarca ücret biçiminde saklayabilirler.”

Jariwala ve meslektaşlarının sonraki adımları, bellek cihazlarının boyutlarını küçültmek oldu. onların içinde Uygulamalı Fizik Harfleri kağıt kullanarak, 20 nanometre kadar ince AlScN üretme kabiliyetini gösterdiler, bu da cihazın genel boyutunu ve gerektirdiği voltajı azalttı.

Olsson, “Bu çalışmadan önce, AlScN’nin bu boyuta küçülürken gerekli ferroelektrik özellikleri koruyacağı net değildi” diyor.

Stach, “Ayrıca MoS2’yi kaldırmanın ve AlScN’yi iki terminalli bir cihaz geometrisinde kullanmanın, onun diyot-memristör benzeri bir bellek cihazı olarak işlev görmesine izin verdiğini bulduk” diye ekliyor. “Diyot memristörleri, FE-FET cihazlarından daha basittir ve daha az adım ve bileşen gerektirdiğinden ticari ölçekte entegre edilmesi daha da kolaydır.

Jariwala ve meslektaşları, bu cihazların seri olarak üretilmesini ve tüketici elektroniğine entegre edilmesini sağlayacak üretim tekniklerini araştırmaya devam edecek.

Referanslar:

Xiwen Liu, Dixiong Wang, Kwan-Ho Kim, Keshava Katti, Jeffrey Zheng, Pariasadat Musavigharavi, Jinshui Miao, Eric A. Stach, Roy H tarafından “CMOS Sonrası Uyumlu Alüminyum Scandium Nitrür/2D Kanal Ferroelektrik Alan Etkisi-Transistör Belleği” Olsson III ve Deep Jariwala, 21 Nisan 2021, Nano Harfler.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c05051

Xiwen Liu, Jeffrey Zheng, Dixiong Wang, Pariasadat Musavigharavi, Eric A. Stach, Roy Olsson III ve Deep Jariwala, 18 Mayıs 2021, “Yüksek açma/kapama oranlarına sahip alüminyum skandiyum nitrür bazlı metal-ferroelektrik-metal diyot bellek cihazları”, Uygulamalı Fizik Harfleri.
DOI: 10.1063/5.0051940

Eski doktora sonrası araştırmacılar Dixiong Wang ve Jinshui Miao, yüksek lisans öğrencileri Kwan-Ho Kim ve Jeffrey Zheng, lisans Keshava Katti ve şimdiki doktora sonrası araştırmacı Pariasadat Musavigharavi, hepsi Penn Engineering’den araştırmaya katkıda bulundu.

Araştırma, HR00112090046 No’lu Anlaşma kapsamında Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) TUFEN programı ve Penn Lisans Araştırmaları ve Bursları Merkezi tarafından desteklenmiştir. Çalışma, kısmen, NNCI-1542153 hibesiyle Ulusal Bilim Vakfı (NSF) Ulusal Nanoteknoloji Koordineli Altyapı Programı tarafından desteklenen Pennsylvania Üniversitesi’ndeki Singh Nanoteknoloji Merkezi’nde gerçekleştirildi. Araştırmada kullanılan tesisler ve enstrümantasyon, Pennsylvania Üniversitesi Malzeme Araştırma Bilimi ve Mühendisliği Merkezi (MRSEC) tarafından verilen DMR-1720530 aracılığıyla NSF tarafından desteklenmektedir. Numune hazırlama, ABD Enerji Bakanlığı (DOE) Bilim Tesisi Ofisi olan Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki Fonksiyonel Nanomalzemeler Merkezi’nde, Sözleşme No. DE-SC0012704 kapsamında Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nda gerçekleştirilmiştir.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.