【半導体】ムーアの法則の限界を突破する「金属-空気トランジスタ」が半導体を置き換える可能性[12/03]

1しじみ ★2018/12/03(月) 21:32:39.63ID:CAP_USER
「ムーアの法則」の限界がささやかれている半導体に代わって、新たに「Metal-Air Transistor(金属-空気トランジスタ)」と呼ばれる技術が開発されています。金属-空気トランジスタが実現することで、ムーアの法則はあと20年間は維持されると言われています。

Metal–Air Transistors: Semiconductor-Free Field-Emission Air-Channel Nanoelectronics - Nano Letters (ACS Publications)
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b02849

New Metal-Air Transistor Replaces Semiconductors - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/devices/new-metalair-transistor-replaces-semiconductors

Intel創業者のゴードン・ムーア氏が提唱した、「半導体集積回路のトランジスタ数は18カ月(のちに2年に修正)ごとに倍増する」という経験則は、半導体産業全体で開発目標とされ、その通りに微細化技術が開発されて半導体の性能が向上してきました。しかし、回線幅が原子レベルに近づく中、ムーアの限界を維持することは困難になり、ムーアの法則は遅くとも2025年に物理的限界に達して実現不可能になるという状態になっています。

そんな中、オーストラリアのRMIT大学の研究者が、金属ベースの空気チャンネルトランジスタ(ACT)を開発しました。ACTは電荷ベースの半導体とは違い、35ナノメートル未満のエアギャップ(空気層)によって分離したソースとドレインそれぞれの対面式金属ゲートを使うことで、基板から垂直方向にトランジスタネットワークを構築する技術だとのこと。エアギャップは空気中の電子の平均自由行程よりも小さいので、電子は飛散することなく室温中で空気中を移動することができます。


微細化の追求を止め、立体構造にフォーカスを当てることで、ACTでは単位面積当たりのトランジスタ数を増加させることができます。ACTを開発中のシュルチ・ニランター博士は、「シリコンバルクに縛られたこれまでのトランジスタと異なり、私たちの開発するデバイスは、基板からボトムツートップで製造できるアプローチです。最適なエアギャップを作ることさえできれば、完全な3Dトランジスタネットワークを構築できます」と述べています。

トランジスタの主材料に、半導体ではなく金属と空気を用いることは、エミッタやコレクタを敷き詰めるのが1つのプロセスで可能な点、既存のシリコン製造プロセスをACTの製造に流用できる点、ドーピング・熱処理・酸化などのシリコン半導体で不可欠な処理が不要なため、処理工程が半導体に比べて大幅に少なくなり、製造コストを大幅に削減できる点などでも大きなメリットがあるとニランター博士は強調しています。

その上、シリコンを金属で置き換えることで、どんな誘電体表面にもACTを作ることができる可能性があり、超薄型のガラスやプラスチックにデバイスを構築することで柔軟で体に着用できる技術にも応用できると期待されています。

ACTについて研究者らは概念実証を終えたため、今後は様々なソース+ドレイン構成をテストするステップに進むとのこと。より耐久性のある材料を使って安全性を高め、コンポーネントの効率を向上させるために、リソグラフィや成膜の技術や、ベースとなる金属の選定が行われる予定です。なお、ACTの理論速度は、現在の半導体デバイスが動作するスピードの約1万倍となるTHz(テラヘルツ)の領域にあるとのことで、これから10年間で商用レベルの電解放出空気チャンネルトランジスタを開発するという比較的、余裕のあるロードマップを描いているそうです。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/03/metal-air-transistor/a02_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181203-metal-air-transistor/

24ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/03(月) 23:12:24.27ID:9UargUoW
10年とか待てないなIntelが買収して開発加速してくれないかな

25ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/03(月) 23:15:10.97ID:7YBQwIam
4k 8kとか重いからなまたクロック競争か

26ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/03(月) 23:16:03.90ID:ubfHAyjM
立体になるとヒートシンクをウニみたいにつけるのか?

27ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/03(月) 23:16:11.09ID:oFpASBlA
似たような技術で既に実用化されてintel, ibm, sony, (amd)が製品に使っているFD-SOIではいかんのかね
intelはFD-SOIならムーアの法則でいけると言っている

28ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/03(月) 23:23:01.63ID:Ut6GKm30
色即是空

29ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/03(月) 23:27:52.91ID:ixJWMkEr
>>1
歩留まり超悪そう

30ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/03(月) 23:37:28.01ID:ewrfrTqt
>>27
続けたまえ!

31ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 00:11:42.28ID:friMnvyl
>ムーアの法則はあと♡

32ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 00:15:06.51ID:FPwB896Y
>>1
え?真空管??

33ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 00:22:01.75ID:Rr6RRGG5
スポンジみたいなスカスカの構造ってことでしょ
押したらつぶれて壊れるんちゃうの

34ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 00:48:55.00ID:nDHr2R54
トランジスタにボリュームなんか付いてたっけ?

35ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 01:02:55.00ID:5ogVCL7c
ギャップをどうやってchannelにするんだろう?
幅を機械的に動かす訳じゃないだろうし

36ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 01:52:02.40ID:3Q0HZ9qE
もうそろそろ光回路だな

37ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 02:09:36.99ID:ROZ2+nOd
>現在の半導体デバイスが動作するスピードの約1万倍となるTHz(テラヘルツ)の領域に
1000倍じゃなくて?

38ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 02:30:02.16ID:SAsNWcQ4
絶縁体が空気なのか

39ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 02:36:11.34ID:noKQCotm
まじかよ、

フレミングすごいな

40ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 03:44:09.18ID:a626QE6U
>>29
真空管も思い浮かんだが、キヤノン・東芝のSED(surface-conduction electron-emitter
display 表面伝導型電子放出素子ディスプレイ)も思い出した。

41ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 03:57:26.97ID:rnoegvlj
2600Kで十分おじさん「2600Kで十分」

42ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 04:02:45.57ID:rP+ZnCgh
cpuの設計がますます大変な事になりそう。
gpuはモリモリ性能upするかもしれんが。

43ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 04:09:21.12ID:a626QE6U
商品化する時は窒素やアルゴンなんかを封入した密閉構造に
するのだろうな。湿度の高い日本の夏のような気候に
開放構造で何年も耐えられるとは思えない。

44ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 04:18:15.28ID:pq8ZTY8E
限定解除

45ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 04:23:48.05ID:BuXwYF4I
現状でも、すでに立体構造だろ

「空気」ってなによ。
窒素、酸素、二酸化炭素、などなどの混合物ですよ。
混合物を使って、正常な動作保証できるわけない。

46ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 04:24:27.72ID:EWAP1hq2
ムアー

47ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 05:11:31.76ID:a626QE6U
Nanoscale vacuum-channel transistor
https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoscale_vacuum-channel_transistor
> The concept of using field-emitted electron beam in a diode was
> first mentioned in a 1961 article by Kenneth Shoulders.

半導体に取って代わられた真空管に復権の兆し、
超高速のモバイル通信&CPU実現の切り札となり得るわけとは?
https://gigazine.net/news/20140626-nasa-vacuum-transistor/
> 「真空チャネルトランジスタ」を、現在、NASAが開発中で、これによって
> 数百Gbpsの超高速無線通信が実現したり、高速化に限界の見えるCPU性能の
> ブレイクスルーを起こしたりできると期待されています。

48ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 05:18:04.89ID:a626QE6U
> 有機FETトランジスタの研究ではエアチャネルトランジスタの概念は古くから研究されていた
https://rad-horizon.net/topical-technologies/1986-2018-11-19-23-29-16

49ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 05:18:51.45ID:1RkwLSGS
熱膨張でだめになりそう

50ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 05:48:23.18ID:/YehJ8rC
そもそもムーア則ってとっくに破綻してるよね

プロセスルールを各社が好き勝手な定義で使ってるから
維持できてるように見えちゃってるけど

51ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 05:59:07.24ID:Pe5sjoCB
>>47
その記事をみると実験では460GHzですでに動作してるんだな。
すごい話だな。

52ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 07:00:16.84ID:E4EamcIz
文明論的に考えたらこれからの時代は性能より省エネを追求するべき

53ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 07:24:40.38ID:HWZivso0
>>52
省エネの効率を高めるために省エネ度返しの高性能マシンを使用したAIが必要だな

54ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 08:07:31.08ID:Pe5sjoCB
>>52
集積度と性能はそのまま省エネにつながる
だってそうだろ、昔でも巨大なメインフレーム
使ったら計算出来たわけよ

55ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 08:16:44.44ID:R2Dzh6uI
OSの無駄な処理も2年で倍増してる

56ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 08:16:59.43ID:bt4D1M+m
よくわからんが0とか1の切り替わりがクソ速いってことか

57ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 08:33:37.46ID:y9afOFQk
>>4
まあ性能上昇分フルに活かすにはマルチスレッドと新しい命令セット対応したプログラム必要だからね
普通の用途だと性能向上分は消費電力あたりの性能だけで実際の速度には限定的だし

58ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 08:48:19.19ID:cAvOhr/H
もしかしてこれからのCPUは立方体になるのか?

59ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 08:49:21.95ID:Yq0g4f37
>基板から垂直方向にトランジスタネットワークを構築する技術だとのこと。

分からん、さっぱり分からん

60ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 09:44:11.36ID:nmK/LIpO
>>52
プレステクラシックの消費電力は5wとかな
時代はゆっくりだけど進んでるよw

61ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 10:09:21.97ID:RgtQCyG4
つまりチップ1枚上に乗せるだけで性能2倍
2枚乗せれば3倍
こうですね?

62ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 12:29:34.79ID:/tFPp3i8
>>29
半導体使わないから工程も簡略化されてむしろ歩留まりもよくなるかもしれん
発熱も減るから寿命も長くなるかもしれん
単電子トランジスタの実現にも必須な技術

63ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 12:42:42.01ID:r0jI07Bf
M・ムーアの法則
社会に鋭く切り込む

64ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 13:32:46.10ID:IN1/QPU7
わからんやんけ

65ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 13:48:01.63ID:030lOvlY
つ、ついに、テスラーのやろうとしてたことが理解される時代がやってきた()

66ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/04(火) 20:21:06.46ID:wI9zcpDN
>>37
1000倍ても10000倍でもTHzたぞ

67ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/05(水) 00:23:42.90ID:6lAydAbp
なるほど! わからん

68ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/05(水) 03:22:20.42ID:Fe0a4Gog
電極に寿命とかありそう

69ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/05(水) 03:37:30.19ID:6DJK6z96
発熱したら、即暴走するんじゃね?

70ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/05(水) 08:47:24.86ID:X71DMPql
これって小さくなるだけで速度が上がるわけじゃないからな
まあこの辺の利点ってほとんどが3DCG処理に利用されるだけでしかもそれでも結局仮想現実の域から抜け出せるわけでもなし

71ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/06(木) 02:05:33.28ID:d1e3S5gt
とりあえずまた4bitCPUからな

72ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/08(土) 05:15:45.24ID:Um8XUa/x
ターミネーター3だたっけ?
開発者は死んだな

73ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/08(土) 06:06:29.88ID:aFzyb/IZ
もう科学発展も限界に近いんだろういろいろと

74ニュースソース検討中@自治議論スレ2018/12/09(日) 07:19:09.10ID:+naS0p7h
バリスティック伝導トランジスタというのがむかし提唱されていたことを思い出す。

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