Компания Toshiba близка к завершению разработки новой транзисторной технологии для создания микрокомпьютеров со сверхнизким энергопотреблением. Главная особенность транзисторов нового типа заключается в очень низком рабочем напряжении — менее 0,5 В, благодаря чему появляется возможность снизить общее энергопотребление микрокомпьютера более чем на 90% по сравнению с современными аналогами. Процесс производства новой экономичной электроники при этом в значительной степени схож с CMOS-технологией, используемой для выпуска привычных полевых (MOSFET) транзисторов, что гарантирует быструю коммерциализацию технологии с минимумом затрат и предсказуемо низкой себестоимостью.

Представители Toshiba намерены выступить с тремя анонсами относительно новой транзисторной технологии в рамках международной конференции по твердотельным устройствам и материалам (International conference on Solid State Devices and Materials, SSDM), которая проходит на этой неделе в Японии. Два из трёх анонсов посвящены достижениям компании в сотрудничестве с «Центром экологичной наноэлектроники» (Green Nanoelectronics Center, GNC) при национальном институте передовой промышленной науки и технологий (Japan’s National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, AIST) в рамках проекта под названием «Разработка базовых технологий экологичной наноэлектроники» (Development of Core Technologies for Green Nanoelectronics).

Новая низковольтная электроника Toshiba базируется на разработанных в компании «туннельных полевых транзисторах» (Tunnel FET, TFET) с гораздо более низким, нежели у традиционных полевых транзисторов, напряжением переключения. В то же время туннельные транзисторы обладают очень высокой скоростью переключения при чрезвычайно малых токах утечки, что создаёт отличные условия для разработки сверхэкономичной электроники со сверхнизким напряжением питания. По словам представителей компании Toshiba, рабочее напряжение туннельных транзисторов может быть снижено до половинного потенциала традиционных полевых транзисторов, то есть, менее 0,5 В, при этом ток утечки структуры TFET составит всего лишь 1/100 от показателей традиционной структуры MOSFET.

Разработка туннельных транзисторов велась в лаборатории компании Toshiba на протяжении нескольких лет. Главной проблемой, стоявшей на пути внедрения новой технологии в массовое производство, была слишком малая сила тока, возникающего при туннельном эффекте, значительно меньшая, чем у традиционных полевых транзисторов. Для того, чтобы добиться более высоких значений тока, необходимо более мощное электрическое поле в области туннельного перехода, но в традиционных условиях такой эффект можно было достигнуть лишь увеличением потенциала напряжения на затворе. Специалисты Toshiba решили проблему, разработав новую структуру канальной области и электрода, что позволило увеличить силу тока при неизменном напряжении на затворе.

Несмотря на то, что разработка еще не вышла за рамки лабораторных исследований, специалисты Toshiba уверены, что коммерциализация микрокомпьютеров на базе новой низковольтной транзисторной технологии возможна уже в 2017-м году. Новая технология, по мнению разработчиков, будет пользоваться наибольшим спросом при производстве носимой электроники, мобильных устройств с автономным питанием, а также для выпуска терминалов для беспроводных сенсорных сетей.

Версия для печати