De bryter mot Moores lag
Moores lag går ut på att antalet transistorer som får plats på ett chip fördubblas vartannat år, något som har visat sig vara korrekt ända sedan 1965 då lagen formulerades. Nu ska KTH-professorn Mikael Östling och hans forskargrupp ändra på det. Istället för att enbart fler transistorer ska stå för den ökade prestandan så ska också halvledarnas arkitektur förändras.
Dagens teknik medger över en miljard transistorer på ett chip. Det innebär att en transistor är ungefär 22 nanometer stor. Utan ett revolutionerande forskningsgenombrott ser forskare att det blir svårt att göra transistorerna mindre än cirka 10 nanometer.
Det här innebär att forskarna börjat fokusera på nya så kallade geometrier men också och materialkombinationer som möjliggör fortsatt utveckling av kretsars ständigt ökande prestanda utan att enbart krympa transistorernas dimensioner ytterligare.
– Med lite finurliga geometrier kan man med samma storlek på transistorerna få dem att prestera bättre. Om transistorerna byggs på höjden, det vill säga tredimensionellt (3D), sparar man plats. Man får även möjlighet till nya funktionaliteter i samma kretsteknologi om man använder 3D, säger Mikael Östling, professor i nanoelektronik vid KTH.
För att kunna genomföra detta har han och forskarkollegorna fått 32 miljoner kronor fördelat över fem år från Stiftelsen för Strategisk Forskning.
– I detta forskningsprojekt ska vi göra transistorerna i materialet germanium som i sin tur möjliggör att man sänker spänningsnivån i kretsarna och därigenom minskar strömförbrukningen drastiskt, säger Mikael Östling.
Genom att använda germanium som halvledare kan forskarna också sänka tillverkningstemperaturen, vilket är en förutsättning för att bygga tredimensionella transistorer. Därmed skapas utrymme för att betydligt förbättra och effektivisera kretskonstruktionen.
– Vi har satt ihop en arbetsgrupp som ger omfattande synergieffekter och som kopplar ihop forskare med kunskaper om tillverkningsprocesser med forskare som jobbar på krets- och systemnivå och därigenom ger ett nödvändigt och unikt helhetsperspektiv, säger Mikael Östling.
Han tillägger att forskarna har som slutmål att visa upp en fungerande krets som helt byggts med den nya tekniken.
– I slutänden kommer vi anlända till samma typer av gränser som vi hela tiden står inför. Med vårt forskningsprojekt vinner vi emellertid några generationers utveckling innan ytterligare nytänkande måste till, säger Mikael Östling.
I forskningsprojektet kommer de att ha utbyte med både svensk och utländsk industri samt med forskningspartners i övriga Europa.
– Eftersom detta är en helt banbrytande teknik förväntar vi oss också att projektet kommer att generera patentidéer samt förhoppningsfullt även incitament för nyföretagande. Ett långsiktigt resultat av den föreslagna tekniken kan vara att drastiskt sänka energiförbrukningen i dagens datacenters som konsumerar kopiösa mängder energi, säger Mikael Östling.
