Сейчас существуют определенные трудности дальнейшего масштабирования технологии полупроводников, а также связанная с этим проблема повышения производительности процессора без увеличения тактовой частоты.

Исследователи из Калифорнийского технологического института считают, что они смогут решить существующую проблему, вернувшись к очень старой технологии. Электронные лампы, по словам исследователя Акселя Шерера, могут стать ключом к повышению производительности транзисторов и снижению потребляемой мощности.


Работа с электронными лампами. Фото 1922 года, Systems Technical Journal Bell

Проект, над которым работают Шерер и его группа, не имеет ничего общего с классическими электронными лампами — по словам команды, они примерно в 1000 раз меньше, чем клетки крови человека, около 6-8 нм. Основной проблемой современных кремниевых процессоров является значительное выделение тепла. Электронные технология же, разрабатываемая исследователями Калифорнийского технологического института, выделяет энергии значительно меньше, чем их кремниевый аналог, что позволит решить проблему перегрева и туннельного эффекта.

В отличие от кремния, который может быть как проводником, так и изолятором, в зависимости от того, как он химически изменен, лампы Шерера могут быть сделаны из целого ряда металлов, таких как вольфрам, молибден, золото и платина.

Электронные лампы являются одним из вариантов среди целого ряда идей. Другие перспективные подходы включают в себя экзотические материалы, например, углеродные нанотрубки и даже микроскопические механические переключатели.

Лампы смогут заменить транзисторы?

Шерер не пытается изобрести транзистор или полностью заменить кремний. Boeing финансирует эти исследования из-за его потенциального применения в космической и авиационной технике, так как кремний, очевидно, будет стандартом еще многие годы. Сможет ли принципиально иная технология сократить размер до микроскопических и решить проблемы масштабирования транзистора и производительности?

Возможно. Но есть много проблем, которые предстоит решить. Во-первых, вопрос в производстве — мы сможем выпустить десятки тысяч процессоров на электронно-ламповой основе за месяц? Сколько стоит заменить оборудование на производстве и построить экосистему? Может ли оно быть организованно достаточно быстро, чтобы сохранить текущие темпы, и как технология будет интегрироваться в существующие производственные линии?

Миниатюрные электронные лампы могли бы превратиться в основную движущую силу повышения производительности вычислительных систем, но стоимость и производственные проблемы — огромное препятствие на пути технологии, которая позиционирует себя конкурентом кремния. Ни углеродные нанотрубки, ни графен не сделали этого, несмотря на свой огромный начальный потенциал.

О работах над электронными ламповыми транзисторами уже упоминалось на Geektimes:

DARPA разрабатывает радиолампы нового поколения
Вакуумный транзистор сможет преодолеть рубеж 1 ТГц

via extremetech