Oggi all'IEEE International Electron Devices Meeting, Gli scienziati IBM hanno svelato diverse scoperte di ricerca esplorativa che potrebbero portare a importanti progressi nella fornitura di prodotti notevolmente più piccoli, chip per computer più veloci e potenti.

Da più di 50 anni, i processori dei computer sono aumentati di potenza e si sono ridotti di dimensioni a un ritmo tremendo. Però, i progettisti di chip di oggi stanno colpendo i limiti fisici con la legge di Moore, fermare il ritmo dell'innovazione di prodotto dal solo ridimensionamento.

Con praticamente tutte le apparecchiature elettroniche oggi costruite sulla tecnologia CMOS (metal-oxide-semiconductor) a simmetria complementare, c'è un urgente bisogno di nuovi materiali e progetti di architettura dei circuiti compatibili con questo processo ingegneristico poiché l'industria tecnologica si avvicina ai limiti di scalabilità fisica del transistor al silicio.

Dopo anni di importanti progressi della fisica precedentemente ottenuti solo in laboratorio, Gli scienziati IBM hanno integrato con successo lo sviluppo e l'applicazione di nuovi materiali e architetture logiche su wafer di diametro di 200 mm (otto pollici). Queste scoperte potrebbero potenzialmente fornire una nuova base tecnologica per la convergenza dell'informatica, comunicazione, ed elettronica di consumo.

Memoria della pista

La memoria Racetrack combina i vantaggi dei dischi rigidi magnetici e della memoria a stato solido per superare le sfide della crescente domanda di memoria e del restringimento dei dispositivi.

Dimostrare che questo tipo di memoria è fattibile, oggi i ricercatori IBM stanno dettagliando il primo dispositivo di memoria Racetrack integrato con tecnologia CMOS su wafer da 200 mm, culmine di sette anni di ricerca fisica.

I ricercatori hanno dimostrato funzionalità di lettura e scrittura su un array di 256 in-plane, piste orizzontali magnetizzate. Questo sviluppo pone le basi per migliorare ulteriormente la densità e l'affidabilità della memoria Racetrack utilizzando piste magnetizzate perpendicolari e architetture tridimensionali.

Questa svolta potrebbe portare a un nuovo tipo di elaborazione incentrata sui dati che consente di accedere a enormi quantità di informazioni archiviate in meno di un miliardesimo di secondo.

Grafene

Questo primo dispositivo in grafene compatibile con CMOS può far progredire le comunicazioni wireless, e abilitare nuovi, dispositivi ad alta frequenza, che possono operare in condizioni di temperatura e radiazioni avverse in aree come la sicurezza e le applicazioni mediche.

Il circuito integrato in grafene, un moltiplicatore di frequenza, è operativo fino a 5 GHz e stabile fino a 200 gradi Celsius. Mentre la stabilità termica dettagliata deve ancora essere valutata, questi risultati sono promettenti per i circuiti in grafene da utilizzare in ambienti ad alta temperatura.

La nuova architettura capovolge l'attuale struttura del transistor al grafene. Invece di provare a depositare il dielettrico di gate su una superficie inerte di grafene, i ricercatori hanno sviluppato una nuova struttura di gate incorporata che consente un'elevata resa del dispositivo su un wafer da 200 mm.

Nanotubi di carbonio

I ricercatori IBM hanno dimostrato oggi il primo transistor con lunghezze di canale inferiori a 10 nm, superando i migliori dispositivi a base di silicio concorrenti su queste scale di lunghezza.

Pur essendo già considerato in svariate applicazioni che vanno dalle celle solari ai display, si prevede che i computer con nel prossimo decennio utilizzeranno transistor con una lunghezza di canale inferiore a 10 nm, una scala di lunghezza alla quale la tecnologia convenzionale del silicio avrà estrema difficoltà a funzionare anche con nuove architetture di dispositivi avanzate. I dispositivi con nanotubi di carbonio in scala al di sotto della lunghezza del gate di 10 nm rappresentano una svolta significativa per le future applicazioni nella tecnologia informatica.

Sebbene spesso associato al miglioramento della velocità di commutazione (on-state), questa scoperta dimostra per la prima volta che i nanotubi di carbonio possono fornire un eccellente comportamento off-state in dispositivi estremamente scalati, meglio di quanto suggerito da alcune stime teoriche della corrente di tunneling.