IL transistor nei processori che abbiamo nei nostri computer Srichiedono funzioni logiche predeterminate. IL ricercatori dal TU Wien di Vienna immaginavano un futuro diverso, in cui i circuiti elettronici non svolgono un singolo compito, ma sono in grado di adattarsicioè svolgere varie funzioni a seconda della situazione, una sorta di riprogrammazione al volo.
Con questo “sogno in mente”, il team ha creato gli dei Transistor che possono essere riprogrammati in modo flessibile a livello hardwaredando vita a coloro che hanno definito RFET (transistor ad effetto di campo riconfigurabile). Ne hanno parlato su IEEE Spectrum, ma trovate un articolo anche sul portale dell’università.
Tradizionalmente la produzione di chip implica dopingcioè, una contaminazione deliberata del materiale semiconduttore con atomi estranei alterarne le proprietà elettroniche. Quando questi atomi hanno un elettrone in più rispetto a quelli che li circondano, l’elettrone in più può muoversi attraverso il materiale con relativa facilità.
Al contrario, quando hanno un elettrone in meno, gli elettroni circostanti possono muoversi. Di conseguenza, si crea un buco, un punto in cui manca un elettrone, e quel buco si muove lungo il materiale semiconduttore. Il drogaggio determina dove e in quale direzione la corrente può fluire e dove no. In parole povere, la funzione dei transistor che tutti conosciamo viene decisa in fase di produzione e non può più essere modificata.
Transistor RFET sviluppato da TU Vienna si basano su un diverso tipo di doping chiamato “drogaggio elettrostatico“, in cui il doping chimico è sostituito da campi elettrici. Controllare il movimento di elettroni e lacune nel materiale tramite campi elettriciquesti transistor possono essere riconfigurato dinamicamente per eseguire compiti diversi.
“I nostri transistor riconfigurabili consentire la riconfigurazione delle unità di commutazione fondamentalipiuttosto che indirizzare le informazioni verso unità funzionali fisse”, ha affermato Walter M. Weber, professore presso l’Istituto di elettronica a stato solido della TU Wien. “Ciò significa che la natura del nostro approccio è molto promettente per applicazioni informatiche riconfigurabili e di intelligenza artificiale“.
Il team ha presentato questi transistor per la prima volta nel 2021, ma ora dimostrato che tutti i circuiti logici di base possono essere assemblati. Inoltre, questi circuiti logici possono essere convertiti in altri circuiti riconfigurando i componenti.
Secondo il professor Weber, le semplici celle logiche realizzate lo indicano È possibile fabbricare circuiti generici, la cui funzione effettiva può essere definita dopo la fabbricazione.
“Nei nostri dispositivi riconfigurabili (con canali semiconduttori non drogati), stiamo aggiungendo ulteriori elettrodi, i cosiddetti ‘program gates’ sopra ciascuna giunzione metallo-semiconduttore per filtrare il tipo di portatore di carica indesiderato”, ha affermato Lukas Wind, uno studente di dottorato di la TU Vienna. “Con il secondo elettrodo sopra il canale del semiconduttore, il cosiddetto ‘control gate’, il flusso di corrente attraverso il dispositivo viene controllato per accendere e spegnere il transistor (come nei MOSFET classici).”
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Il campo elettrico applicato non aggiunge calore al transistorma gli elettrodi di gate aggiuntivi applicati a ciascun transistor occupano spazio e per questo motivo Gli RFET non saranno piccoli quanto i transistor CMOS standard. Di conseguenza, questi transistor potrebbero trovare spazio in determinate applicazioni o convivere con quelle tradizionali.
La natura riconfigurabile del transistor fa sì che un circuito possa mantenere la stessa funzionalità con un numero minore di transistor, con effetti positivi sullo spazio occupato, sui consumi e sull’efficienza energetica. Inoltre, il transistor TU Wien non richiede nuovi processi o materialicome la perovskite, ma si basa sui classici silicio e germanio.
“Il nostro approccio è molto simile a quello utilizzato nei classici circuiti digitali basati su transistor e potrebbe quindi essere implementato direttamente sullo stesso chip ed estenderne le funzionalità”, ha affermato Wind. “Il prossimo grande passo sarebbe la produzione su larga scala e circuiti basati su RFET di livello industriale.
I ricercatori ritengono che i transistor riconfigurabili aprano la strada soluzioni di sicurezza hardwarealle nuove applicazioni nei circuiti analogici e ai progressi nel campo dell’ calcolo neuromorfico (che imita il funzionamento del cervello), permettendo la creazione di sistemi adattivi capaci di auto-apprendimento.
