Računari, pametni telefoni i druga elektronika mogli bi postati znatno snažniji i efikasniji u budućnosti. Naučnici s Massachusetts Institute of Technology (MIT) razvili su novi tip tranzistora koji nadmašuje osnovna ograničenja današnjih čipova. Današnji čipovi izrađuju se od silicija, standardnog materijala u industriji čipova već decenijama. Kako se tranzistori smanjuju, računari postaju brži. Međutim, ova tehnologija dolazi do fizičkog limita poznatog kao „Boltzmannova tiranija“, koja određuje minimalan napon potreban za uključivanje tranzistora. Kada napon padne ispod ovog praga, tranzistor prestaje da funkcioniše, što ograničava dalje smanjenje tranzistora.
Korištenje kvantnih efekata
Istraživači sa MIT-a primijenili su potpuno novi pristup kako bi riješili ovaj problem. Umjesto silicija, upotrijebili su kombinaciju galijum-antimonida i indij-arsenida za kreiranje mikroskopski malih „nanodradenova“, koji služe kao tranzistori. Ovi nanodradenovi, promjera svega 6 nanometara, među najmanjim su 3D tranzistorima ikad napravljenim. Na ovoj maloj skali javljaju se kvantni efekti, fenomeni fizike na atomskom nivou. Jedan od tih efekata je tuneliranje. Glavni istraživač, Yanjie Shao, objašnjava to kao „tunel kroz planinu“ — umjesto da elektroni „penju“ planinu, trošeći puno energije, oni se mogu „provući kroz tunel“. Ovaj kvantni efekat omogućava tranzistoru da se uključi i isključi uz mnogo manje energije.
Efikasniji čipovi
Rezultati istraživanja, objavljeni u časopisu Nature Electronics, impresivni su: novi tranzistori postižu oko dvadeset puta bolje performanse u odnosu na slične eksperimentalne dizajne i troše značajno manje energije od najboljih silicijskih tranzistora u proizvodnji. Još jedan dodatni benefit je da, zbog njihove veličine, više tranzistora može stati na jedan čip, što omogućava brže računare koji istovremeno troše manje energije. „Ovo je tehnologija koja bi mogla zamijeniti silicij. Mogla bi se koristiti za sve funkcije koje danas obavlja silicij, ali uz znatno veću energetsku efikasnost,” naglašava Shao.
Masovna proizvodnja još nije u bliskoj budućnosti
Iako obećava, masovna proizvodnja ove tehnologije još je daleko. Na ovim mikroskopskim dimenzijama, odstupanje od samo jednog nanometra može značajno uticati na funkcionalnost tranzistora. „Pred nama je još mnogo izazova koje treba prevazići prije komercijalne primjene, ali konceptualno, ovo je zaista proboj,“ kaže vodeći autor Jesùs del Alamo. Tim radi na metodama koje će omogućiti konzistentniju proizvodnju tranzistora, a istražuju i alternativni dizajn s fin-oblika strukturom umjesto okruglih nanodradenova, što bi moglo olakšati masovnu proizvodnju.
Ako se tehnički izazovi prevaziđu, ovo otkriće moglo bi transformisati svijet elektronike. Data centri bi trošili mnogo manje energije, pametni telefoni bi trajali duže s jednim punjenjem, a računari bi postali snažniji bez dodatne potrošnje energije. Ovo bi posebno imalo značaj za razvoj vještačke inteligencije (AI), koja zahtijeva sve veću računarsku snagu.
Mooreov zakon
Stalno smanjivanje veličine čipova omogućilo je snažnije elektronske uređaje tokom proteklih decenija. Ovaj proces vođen je Mooreovim zakonom, opažanjem koje je 1965. godine dao informatičar Gordon Moore, koji je predvidio da će se broj tranzistora na čipu udvostručavati svake dvije godine. Iako nije fizički zakon, ovaj trend omogućio je niz tehnoloških inovacija koje su duboko promijenile društvo.
Danas, međutim, ovo smanjenje nailazi na temeljna fizička ograničenja. Trenutna silicijska tehnologija gotovo je dostigla tačku kada dalje smanjenje više nije moguće bez gubitka efikasnosti i pouzdanosti. Zbog toga se industrija okrenula alternativnim materijalima i pristupima, poput istraživanja MIT-ovog tima. Bez ovakvih otkrića, napredak čip tehnologije prijeti da stagnira, što bi moglo usporiti razvoj sektora poput vještačke inteligencije i obrade podataka.
