IBM نوعی ترانزیستور نانوصفحه‌ای طراحی کرده است که عملکرد بسیار بهتری در نقطه جوش نیتروژن دارد. انتظار می‌رود که این دستاورد منجر به پیشرفت‌های گسترده‌ای در تکنولوژی شود. این ترانزیستورهای نانوصفحه‌ای می‌توانند جایگزین فین‌فت‌ها (FinFET) شوند که نوعی ترانزیستور غیرمسطح هستند. همچنین این فناوری در توسعه تراشه‌های قدرتمند با ابعاد کوچک‌تر کاربرد خواهد داشت.

نیتروژن مایع تنها در دمای منفی 196 درجه سانتیگراد می‌جوشد. خنک‌کردن قطعات الکترونیکی تا این دمای سرد می‌تواند عملکرد برخی از آن‌ها را افزایش دهد، اما ترانزیستورهای امروزی برای چنین دماهای پایینی طراحی نشده‌اند. در نشست بین‌المللی دستگاه‌های الکترونیکی IEEE 2023 که در اوایل دسامبر (آذرماه 1402) در سان‌فرانسیسکو برگزار شد، محققان IBM از اولین ترانزیستور پیشرفته CMOS رونمایی کردند که برای خنک‌سازی با نیتروژن مایع بهینه‌ شده است.

ترانزیستور جدید IBM، مقاوم در برابر نقطه جوش نیتروژن

نیتروژن مایع به‌طور گسترده در سراسر فرایند تولید نیمه‌رساناها برای حذف گرما و ایجاد محیط‌های خنثی، مخصوصاً در مناطق بحرانی، کاربرد دارد. بااین‌حال، هنگامی که نیتروژن به نقطه جوش خود می‌رسد (77 درجه کلوین یا منفی 196 درجه سانتیگراد) دیگر نمی‌توان از کاربردهای آن بهره برد؛ زیرا نسل فعلی ترانزیستورهای نانوصفحه‌ای برای مقاومت در برابر دماهای این‌چنینی ساخته نشده‌اند.

از سویی، تراشه‌ها در این دما عملکرد بسیار خوبی دارند، درحالی‌که عدم مقاومت ترانزیستورهای فعلی محدودیت بزرگی برای پیشرفت صنعت تراشه‌سازی شده است. اکنون ترانزیستور IBM قرار است این محدودیت را برطرف کنند.

محقق ارشد IBM می‌گوید:

«معماری نانوصفحه‌ای ما را قادر می‌سازد تا 50 میلیارد ترانزیستور را در فضایی به‌اندازه یک ناخن جای دهیم. این ترانزیستورها جایگزین فناوری فعلی FinFET هستند و در نمونه اولیه پردازنده 2 نانومتری IBM استفاده می‌شوند.»

این ترانزیستور در نقطه جوش نیتروژن در مقایسه با شرایط دمای اتاق، تقریباً دو برابر عملکرد بهتری نشان داد. همچنین کاهش توان منبع تغذیه می‌تواند به کاهش اندازه تراشه از طریق کاهش پهنای ترانزیستورها کمک کند. درواقع این پیشرفت می‌تواند منجر به ایجاد تراشه قدرتمندی شود که با خنک‌کننده نیتروژن مایع می‌تواند عملکرد خارق‌العاده‌ای از خود به نمایش بگذارد.