创新提供了一瞥未来的电子设备

普渡大学的研究人员-国际电子器件 2016年会议 12 月 5 日-周期间展示了一系列的概念和技术，预示着半导体产业的未来。

普渡大学的研究人员最近展示了一系列的概念和技术，预示着半导体产业的未来。在这里，一种装置是由半导体锗，在领导的培德叶、 普渡大学的理查德 J.和玛丽乔舒教授的电气和计算机工程研究。（普渡大学图像/艾琳 · 伊斯特）

的概念包括创新一直延长当今基于硅的晶体管的性能与全新类型的纳米电子设备来补充，并有可能取代传统技术在未来的计算机。

“过去 50 多年来，信封更多的电子设备，我们在我们的日常生活，和电子设备创新一直是一个主要的经济因素，在美国和世界经济”说 Gerhard Klimeck 教授在电气和计算机工程与计算纳米技术在大学的愉景新城的普渡大学网络主任。”这些进步被启用的制作基本晶体管计算机芯片越来越小。今天在这些设备中的关键尺寸只是一些 60 个原子厚，而进一步的设备大小裁减当然会不惜原子尺寸小。

新技术将为业，以跟上摩尔定律，一台计算机上的晶体管数量芯片双打大约每两年，在计算机和电信快速进展造成观测需要。它变得越来越难以继续萎缩与传统的基于硅的半导体，称为互补金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺，说穆罕默德 Ashraful Alam，普渡大学洁; 古普塔教授的电气和计算机工程专业制造电子产品。

“随着晶体管越来越小，他们正面临大量挑战在提高其性能和确保其可靠性，”他说。

普渡大学的研究人员提出了五篇论文，提出了创新的设计，延长 CMOS 工艺和新设备，以潜在替代或增强传统晶体管国际电子设备在年会期间 （电子器件 2016 年） 12 月 5-7 在旧金山。会议展示了电子设备技术的最新发展。

集成电路、 或芯片，现在包含大约 20 亿的晶体管。更多的设备都挤满了芯片，越大加热，当今芯片产生大约 100 瓦每平方厘米，相当于一座核反应堆。

“结果，自热已经成为一个根本性的问题，阻碍了性能可以损害晶体管，和我们正在取得进展，解决它，”阿拉姆说。

两个电子器件会议论文详细研究抑制自加热和加强传统的 CMOS 芯片的性能。其余的文件处理新设备未来的计算机技术要求较低的电量进行操作，意味着他们不会自热同样具有重大意义。

阿拉姆说，”我们不只正在扩展传统的技术，先进的而且还能培养下一代晶体管技术，”。

晶体管是电子开关的打开和关闭允许计算使用 1 和 0 的二进制代码。在晶体管中，称为门，关键组件控制这种切换。逐渐变小的晶体管设计，然而，这种控制变得越来越困难因为电子漏绕过了超小的大门。

会议论文之一侧重于此泄漏的可能解决方案︰ 创建包围的大门，而不是习惯的平面设计的晶体管。不幸的是，包络与门晶体管造成增加的加热，这阻碍了可靠性和可损坏设备。研究人员使用一种叫做亚微米热反射成像精确位置的过度加热技术。另一种纸详细信息潜力途径抑制此自加热，建模如何更有效地散热通过改变晶体管到芯片中的复杂电路的连接。

这三个的剩余文件提出了下一代设备︰ 网络的薄膜，极薄的一种叫做黑磷材料层和”隧道”场效应晶体管或 Fet。这种技术会比现有的电子，产生更少的热量远低电压下工作。

“你想要尽可能使用低电压因为这样可以减少功耗和如果你可以降低的功耗的你的手机电池会更长，你可以做更多的计算与少量的能量和你将能够把更多的功能元素塞进一个给定的区域，”Klimeck 说。

FET 隧道可能会降低功率消耗超过 40 倍。

“降低功率消耗 40 乘以将是一个巨大的发展，”Klimeck 说。

另一篇会议论文详细介绍了研究开发设备制成的黑色磷，可能有一天取代硅作为半导体晶体管。调查结果显示设备可以通过大量的当前超低电阻虽然证明良好的切换性能，说培德叶，理查德 J.，玛丽乔舒教授的电气和计算机工程。

我们已证明这种 2-D 设备性能最高，”你们说。

设备材料制成的也能带来新的光学和化学传感器的类型。使用一种叫做化学气相沉积法在研究在普渡大学的空心砖纳米技术中心执行技术创建设备。

你们说，未来的研究将包括努力创建更小的黑色磷设备。

五篇文章详细介绍了如何网络的薄膜可以作为未来的计算机构建块。调查结果显示，网络模仿 Ising 网络-命名德国物理学家恩斯特 · 伊辛-利用数学来解决复杂的概率问题。

Nanomagnet 网络可能用于绘制从庞大的数据库，以执行工作要求，从商业、 金融、 卫生保健和科学研究等领域。

执行大数据计算的常规方法是通过运行在 CMOS 器件上的新软件。然而，nanomagnet 网络代表了不同的方法︰ 开发一种全新的硬件为这一壮举，说志宏陈，系副教授电气与计算机工程。

“我们有实验表明 nanomagnet 阵列是潜在积木为概率计算机硬件，”陈说。