Forskere Technische Universität Wien, ofte forkortet TU Wien, har skabt en ny type transistor, som er den mest fundamentale komponent i computersystemer. En prototype på det helt nye transistordesign er blevet offentliggjort i tidsskriftet American Chemical Society. Det oplyser TU Wien i en pressemeddelelse.

Læs også: Alt om hardware – hvilke slags computerhardware findes der?

Ekstra kontrolelektrode øger hastighed og effektivititet

Normalt fungerer en transistor ved, at den kan indtage to forskellige tilstande, alt efter om der påføres en elektrisk spænding på en kontrolelektrode eller ej: ON, eller værdien 1, og OFF, eller værdien 0. Den nye transistor er lidt anderledes. Den er først og fremmest lavet af grundstoffet germanium frem for det mere udbredte silicium.

Dernæst manipulerer forskerne både elektronerne og huller i transistoren på én gang på en særlig måde:

“Vi forbinder to elektroder med en ekstremt tynd tråd af germanium, som er forbundet med metal på begge sider med en særlig, ekstremt ren grænseflade. Over dette germaniumsegment placerer vi en gate-elektrode som dem, der findes i konventionelle transistorer. Det afgørende er, at vores transistor også har en anden kontrolelektrode, som er placeret på grænsefladerne mellem germanium og metal. Den kan dynamisk programmere transistorens funktion,” forklarer Masiar Sistani, som er postdoc ved Institute of Solid State Electronics ved TU Wien.

Kan reducere antallet af transistorer med 85 procent

Med den nye type transistor er det for eksempel muligt at lave en såkaldt NAND-gate, der producerer signalet “1”, undtagen når alle gatens indgange modtager “1”-signalet, om til en såkaldt NOR-gate, der producerer signalet “0”, bortset fra hvis der er “0”-signal på alle gatens indgange.

“Indtil nu er elektronikkens intelligens blot kommet fra sammenkoblingen af flere transistorer, som hver især kun havde en ret primitiv funktionalitet. I fremtiden kan denne intelligens overføres til selve den nye transistorens tilpasningsevne,” siger Walter Weber, professor i nanoelektronik ved Institute of Solid State Electronics på TU Wien, og tilføjer:

“Aritmetiske operationer (addition, subtraktion, multiplikation og division, red.), som tidligere krævede 160 transistorer, er nu mulige med 24 transistorer på grund af denne øgede tilpasningsevne. På denne måde kan kredsløbenes hastighed og energieffektivitet også øges betydeligt.”

Det svarer til, at der kræves 85 procent færre transistorer ved at bruge det nye transistordesign.

Kan kickstarte ny æra inden for computerchips

Ifølge forskerne ændrer designet fundamentalt på mulighederne med computerchips og åbner op for en række nye anvendelser inden for blandt andet kunstig intelligens, neurale netværk og logik, der fungerer ved et større antal tilstande gennem brug af flere værdier end bare 0 og 1.

“Vores menneskelige intelligens er baseret på dynamisk skiftende kredsløb mellem nerveceller. Med de nye adaptive transistorer er det nu muligt at ændre kredsløb direkte på chippen på en målrettet måde,” siger Walter Weber, og tilføjer:

Forskerne ser for sig, at den adaptive transistorteknologi hurtigt kan finde indpas i industrien. Først og fremmest fordi germanium ikke er noget nyt materiale inden for halvlederindustrien – faktisk var germanium det foretrukne materiale, inden halvlederindustrien overgik til silicium. Dernæst er det heller ikke nødvendigt med fuldstændig nye fremstillingsteknikker for at kunne fremstille adaptive transistorer. Disse faktorer kan gøre, at transistordesignet kan indlede en ny ære inden for chipteknologi, som kan føre til langt mere effektive computerprocessorer og grafikchips, lyder det.

“Vi ønsker ikke helt at erstatte den tidligere transistorteknologi med vores nye transistor – det ville være hovmodigt. Det er mere sandsynligt, at den nye teknologi vil blive inkorporeret i computerchips som en tilføjelse i fremtiden. I visse applikationer vil det simpelthen være mere energieffektivt at anvende adaptive transistorer,” forklarer Masiar Sistani.

Læs også: Nyheder om hardware