DER Transistor in den Prozessoren, die wir in unseren Computern haben Ssie erfordern vorgegebene logische Funktionen. DER Forscher von dem TU Wien von Wien Sie stellten sich eine andere Zukunft vor, in der es elektronische Schaltkreise geben würde Sie führen keine einzelne Aufgabe aus, sondern sind in der Lage, sich anzupassenalso das Ausführen verschiedener Funktionen je nach Situation, eine Art spontane Neuprogrammierung.
Mit diesem „Traum im Hinterkopf“ erschuf das Team Götter Transistoren, die umprogrammiert werden können flexibel auf Hardwareebeneindem sie denen Leben einhauchen, die sie definiert haben RFET (Rekonfigurierbarer Feldeffekttransistor). Sie haben darüber auf IEEE Spectrum gesprochen, aber Sie können auch einen Artikel auf dem Universitätsportal finden.
Traditionell erfolgt die Chipherstellung Dopingalso eine gezielte Verunreinigung des Halbleitermaterials mit Fremdatomen z seine elektronischen Eigenschaften verändern. Wenn diese Atome ein Elektron mehr haben als die Atome um sie herum, kann sich das zusätzliche Elektron relativ leicht durch das Material bewegen.
Umgekehrt können sich die umgebenden Elektronen bewegen, wenn sie ein Elektron weniger haben. Dadurch entsteht ein Loch, eine Stelle, an der ein Elektron fehlt, und dieses Loch bewegt sich entlang des Halbleitermaterials. Durch die Dotierung wird bestimmt, wo und in welche Richtung der Strom fließen kann und wo nicht. In kurzen Worten, Die Funktion der uns allen bekannten Transistoren wird bei der Produktion festgelegt und kann nicht mehr verändert werden.
RFET-Transistoren entwickelt von der TU Wien basieren auf einer anderen Art von Doping namens „elektrostatische Dotierung“, bei dem chemische Dotierung durch elektrische Felder ersetzt wird. Die Bewegung kontrollieren von Elektronen und Löchern im Material über elektrische Felderdiese Transistoren können sein dynamisch umkonfiguriert, um verschiedene Aufgaben auszuführen.
„Unsere rekonfigurierbaren Transistoren ermöglichen die Neukonfiguration der grundlegenden Schalteinheitenanstatt Informationen an feste Funktionseinheiten weiterzuleiten“, sagte Walter M. Weber, Professor am Institut für Festkörperelektronik der TU Wien. „Das bedeutet, dass die Natur unseres Ansatzes sehr ist.“ vielversprechend für rekonfigurierbare Computer- und künstliche Intelligenzanwendungen“.
Das Team stellte diese Transistoren erstmals im Jahr 2021 vor, aber jetzt zeigte, dass alle grundlegenden Logikschaltungen aufgebaut werden können. Darüber hinaus können diese Logikschaltungen durch Umkonfigurieren der Komponenten in andere Schaltungen umgewandelt werden.
Darauf deuten laut Professor Weber die hergestellten einfachen Logikzellen hin Es ist möglich, generische Schaltkreise herzustellen, deren tatsächliche Funktion nach der Herstellung definiert werden kann.
„In unseren rekonfigurierbaren Geräten (mit undotierten Halbleiterkanälen) fügen wir über jedem Metall-Halbleiter-Übergang zusätzliche Elektroden, sogenannte ‚Programm-Gates‘, hinzu, um die Art unerwünschter Ladungsträger herauszufiltern“, sagte Lukas Wind, Doktorand von der TU Wien. „Mit der zweiten Elektrode über dem Halbleiterkanal, dem sogenannten ‚Control Gate‘, wird der Stromfluss durch das Gerät gesteuert, um den Transistor ein- und auszuschalten (wie bei klassischen MOSFETs).“
Erstellte einen molekularen Transistor, der Quanteninterferenz nutzt
Das angelegte elektrische Feld fügt dem Transistor keine Wärme hinzuaber die zusätzlichen Gate-Elektroden, die an jedem Transistor angebracht sind, nehmen aus diesem Grund Platz ein RFETs werden nicht so klein sein wie Standard-CMOS-Transistoren. Dementsprechend könnten diese Transistoren in bestimmten Anwendungen Platz finden oder mit herkömmlichen Anwendungen koexistieren.
Die rekonfigurierbare Natur des Transistors bedeutet, dass eine Schaltung mit einer geringeren Anzahl von Transistoren die gleiche Funktionalität aufrechterhalten kann, was sich positiv auf den Platzbedarf, den Verbrauch und die Energieeffizienz auswirkt. Auch der Transistor der TU Wien erfordert keine neuen Prozesse oder Materialienwie Perowskit, basiert aber auf den Klassikern Silizium und Germanium.
„Unser Ansatz ist dem in klassischen Transistor-basierten Digitalschaltungen sehr ähnlich und könnte daher direkt auf demselben Chip implementiert werden und dessen Funktionalität erweitern“, sagte Wind. “Der nächste große Schritt wäre die Massenfertigung und industrietaugliche RFET-basierte Schaltkreise.“
Forscher glauben, dass rekonfigurierbare Transistoren den Weg weisen Hardware-Sicherheitslösungenzu neuen Anwendungen in analogen Schaltkreisen und zu Fortschritten auf dem Gebiet der neuromorphe Berechnung (das die Gehirnfunktion nachahmt) und ermöglicht die Schaffung adaptiver Systeme, die selbstlernen können.
