컴퓨터 칩은 반도체 없이 어떻게 작동합니까?
잡집 / / February 16, 2022
요즘 우리는 자동으로 컴퓨터와 다양한 모바일 기기 반도체 트랜지스터로 만든 칩. 실제로 수년 동안 트랜지스터는 유비쿼터스 전자 부품이었습니다.
![보드 전자 컴퓨터 데이터 처리 크기 조정](/f/c82c7f8e2cef6d0b6b8056c92b1b3776.png)
그러나 항상 그런 것은 아닙니다. 과거에는 전자 장치에 진공관 또는 밸브라는 장치가 사용되었습니다.
트랜지스터 대 진공관/밸브
ㅏ 트랜지스터 전류가 흐르는 것을 방지하거나 허용하는 스위치 역할을 하는 이진 장치입니다. 트랜지스터는 신호를 증폭하는 데에도 사용할 수 있습니다. 그들은 반도체 재료로 만들어집니다.
ㅏ 진공관 또한 전류 흐름을 제어할 수 있지만 트랜지스터와 다른 메커니즘을 사용하여 이를 달성합니다. 그들은 또한 트랜지스터보다 훨씬 큽니다.
기본적으로 트랜지스터의 도입 이후 전자 산업은 경이적인 속도로 도약했습니다. 이것은 디자인과 기술 발전으로 인해 지속적으로 축소되기 때문에 가능했습니다.
이를 강조하기 위해 현대 전자 장치에는 말 그대로 수십억 개의 트랜지스터, 상대적으로 작은 패키지에 적합합니다.
![트랜지스터 튜브](/f/87d62e13fed7e3118e7e3f5e1966eee9.png)
장치의 트랜지스터 수가 수년에 걸쳐 증가함에 따라 이러한 장치의 처리 능력과 기능도 증가했습니다.
요컨대, 트랜지스터 및 기타 반도체 기반 전자 제품은 훌륭합니다. 그러나 문제가 없는 것은 아닙니다. 반도체 재료의 특성으로 인해 전자의 흐름이 다소 제한되어 장치가 원하는 대로 이상적으로 작동하지 못할 수 있습니다.
유망한 신기술
이 문제에 대한 가능한 답변에서, UCSD(University of California San Diego) 엔지니어링 연구팀 최근에는 한때 인기 있는 튜브/밸브와 유사한 마이크로 스케일 장치를 만들었습니다.
메모:이러한 장치에서 전자는 자유 공간으로 방출되는데, 이는 전자의 흐름을 제한할 물질이 없음을 의미합니다. 이것은 훌륭하지만 오늘날 시장에 나와 있는 튜브/밸브의 경우와 같이 이러한 전자를 방출하려면 일반적으로 많은 에너지가 필요합니다.
전자를 자유롭게 하려면 일반적으로 고온/고전압이 필요합니다. 이것은 분명히 반도체 장치에는 필요하지 않으며 이러한 유형의 조건은 마이크로 전자 장치에 의존하는 장치에는 적합하지 않습니다. 이것은 반도체 기술의 부상을 도왔을 많은 것 중 하나입니다.
그러나 UCSD의 팀은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 접근 방식을 취했습니다. 그들의 장치는 이산화규소 층이 사이에 끼인 실리콘 웨이퍼에 장착된 금으로 만들어진 메타표면이라고 불리는 것으로 만들어집니다.
![골드 메타표면 그래픽 Ucsd 1](/f/9dfb1be5c0d9e559039c9544a1c2863c.png)
전자를 방출하기 위해 팀은 이중 접근 방식을 사용합니다. 저전압 및 저출력 적외선 레이저가 장치에 적용됩니다. 이것은 레이저와 전압으로 활성화된 후 강한 전기장의 생성으로 인해 금속에서 본질적으로 찢어진 전자의 방출로 이어집니다.
실적 및 전망
테스트에서 활성화 후 장치의 전도율이 1000% 증가했습니다. 이 장치는 아직 완벽하지는 않지만 처음에는 개념 증명으로만 의도되었습니다.
팀의 리더인 Dan Sievenpiper 교수는 이러한 유형의 장치가 반도체의 전체 범위를 대체할 수 없다고 말합니다. 그러나 그는 고주파나 고출력을 필요로 하는 응용 분야와 같이 두 장치가 뛰어난 영역을 갖게 될 것이라고 믿습니다.
팀은 장치를 개선하고 작동 방식을 더 잘 이해하고 가능한 모든 응용 프로그램을 탐색하는 방법을 모색하고 있습니다.
2022년 2월 3일 최종 업데이트
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