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Los investigadores crean transistores a partir de bosques de nanocables, para una ‘escala máxima’ más allá de 10 nm

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A medida que disminuye el tamaño del transistor, los límites de las tecnologías planas se han aliviado parcialmente al pasar a la tercera dimensión. Los problemas de capacitancia y fugas de la compuerta se pueden minimizar mediante tecnologías como FinFET, en las que la compuerta de metal se envuelve alrededor de una aleta de silicio, o posiblemente incluso arseniuro de galio indio (IGA). Los transistores basados ​​en nanocables también tienen muchas ventajas para los diseños de transistores 3D; sin embargo, su pequeño tamaño normalmente no puede manejar suficiente corriente para un funcionamiento eficiente. Una solución obvia para construir estos transistores de «puerta todo alrededor» es utilizar en su lugar un bosque de nanocables, todos bajo el control de la misma puerta. Ese enfoque es ahora el foco de un nuevo y emocionante trabajo que se está realizando en Francia en el Laboratorio de Análisis y Arquitectura de Sistemas.

Investigadores en Japón habían construido previamente un transistor de nanocables basado en IGA compuesto por 10 cables desarrollados sobre una base de silicio. Ese dispositivo mostró un buen comportamiento eléctrico, pero era demasiado grande para ser la nueva tecnología elegida. Según IEEE Spectrum, el nuevo diseño francés es compuesto por una matriz de 225 nanocables de silicio dopado. Cada cable tiene una capa de cromo de 14 nm de espesor que rodea su sección media, que actúa como puerta. El diseño completo es imprescindible si las longitudes de las compuertas deben ser inferiores a los 10 nm.

Silicio NW

Afortunadamente, no hay ninguna litografía nueva y complicada involucrada en el proceso de fabricación. Los investigadores planean eventualmente desarrollar nanocables IGA debido a su mejor movilidad de electrones. Si bien la arquitectura del diseño forestal de nanocables es ciertamente más compleja que la de FinFET, existe un camino claro hacia la simplificación al reducir la cantidad total de nanocables necesarios. Tener control sobre elementos individuales, que tienen un diámetro de 30 nm a nivel de chip, tiene ventajas obvias sobre otras técnicas menos limitadas como la síntesis en fase gaseosa.

La investigación sobre nanocables se está llevando a cabo activamente en muchas instituciones de todo el mundo. Los científicos franceses creen que la arquitectura propuesta ofrece varias ventajas sobre otros diseños de nanocables. Los principales son la reducción de la variabilidad de dispositivo a dispositivo y el patrón de longitud de puerta nanométrica sin la necesidad de litografía de alta resolución. Para la fabricación a gran escala de dispositivos, como transistores de baja potencia y dispositivos de memoria, estos serán beneficios importantes.

Sinapsis

Vale la pena señalar que estos nuevos diseños, en los que una puerta envuelve completamente un cable para optimizar la superficie de contacto y reducir las fugas, recuerdan mucho a las estructuras neuronales. En las conexiones entre neuronas, las sinapsis adoptan dinámicamente una geometría especializada que se adapta a las necesidades de transmisión de la conexión. Al igual que con los transistores de nanocables, esta geometría converge en una forma en la que se produce una transmisión confiable con el menor gasto de energía. Al ser autoensambladas, las formas biológicas tienen la capacidad única de adaptar fácilmente formas curvas flexibles: la estructura sináptica sube y baja en la convexidad de una interfaz. En una micrografía electrónica de un trozo de cerebro se puede leer quién ha estado haciendo qué y para quién, como un geólogo experto leería una muestra de estratos rocosos a lo largo del tiempo.

Los bordes duros de las estructuras de semiconductores son un efecto secundario necesario de nuestra tecnología actual. Si el archivo de diseño requiere 225 pilares de nanocables con anchos de 30 nm, entonces eso es lo que se hará. Eventualmente, las llamadas de especificaciones pueden definirse por corrientes y temperaturas, en lugar de por diámetros, con los nanocables distribuyéndose en consecuencia, pero esa es una tecnología para otro día.

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Trabajo de investigación: DOI: 10.1039 / C3NR33738C – «Transistores de efecto de campo basados ​​en matrices de nanocables verticales para una escala máxima»