シリコン、気を付けろ—研究者たちは半導体の未来を発見した

マサチューセッツ工科大学(MIT)、ヒューストン大学、およびその他の施設の研究者は、シリコンの将来、またはむしろシリコンの欠如の可能性について推測する興味深い論文を発表しました。

レポートによると、半導体製造でシリコンの代わりに立方晶ヒ化ホウ素(c-BA)を使用すると、熱、導電率の向上、コンピューティングの将来にふさわしいパフォーマンスの向上など、多くのメリットがもたらされる可能性があります。シリコンは時代遅れになるのでしょうか?

立方晶ヒ化ホウ素を描いた図。
MIT

ハードウェアが年を追うごとにますます強力になるにつれて、サーマルを寄せ付けないようにすることは、世界中のメーカーにとってますます問題になっています。最大1,200ワットの電源が必要と言われている噂のNvidiaGeForceRTX 4090グラフィックカードなどの一部の次世代リリースでは、これらの種類のハードウェアによって生成される熱は本当に激しいです-そしてそれはそれぞれで悪化するだけです製品の生成。

現在の技術によって抑制される可能性が高まっている結果として、科学者はコンピューティング全体を改善する方法を考えようとしています。そのための主要な方法の1つは、半導体の製造に使用される主要な材料としてシリコンを置き換えることです。シリコンは現在広く使用されており、あらゆる種類のチップに含まれていますが、完璧なソリューションではありません。それどころか、それは多くの欠陥を持っています。

MITは、電子はシリコンの構造を簡単に通り抜けると説明していますが、「ホール」(正に帯電した電子の対応物を指す用語)にはそれほど効率的ではありません。シリコンは、負に帯電した電子に対してのみ実際に効果を発揮します。また、熱伝導率に関しては非常に貧弱なソリューションであるため、最高のCPUでの高温は受け入れられている標準であり、さまざまな冷却ソリューションで対処する必要があります。

現在、このプロジェクトに関与した研究チームは、シリコンよりも優れたオプションを見つけることに着手し、立方晶のヒ化ホウ素がシリコンの両方の問題に対処していることを発見しました。これは、電子と「正孔」の両方に等しく有効であり、まったく新しいレベルのコンピューティングへの扉を開きます。

「もちろん、半導体では正電荷と負電荷の両方が同等に存在するため、これは重要です。したがって、デバイスを構築する場合は、電子と正孔の両方がより少ない抵抗で移動する材料が必要です」と、MITの機械工学の第一人者であるGangChen氏は述べています。レポートはまた、立方晶ヒ化ホウ素が対応するシリコンよりも最大10倍優れた熱伝導率を提供することを強調しています。それは銅をも打ち負かし、そして大きな差もあります。

新しいIBMとSamsungの半導体設計。

立方晶ヒ化ホウ素がシリコンの最大の問題の両方に対処する場合、それは完璧な半導体材料のように聞こえます。この論文では、科学者はそれを「ゲームチェンジャー」と呼んでいます。したがって、コンピューティングの未来がより良い材料に移行するにつれて、シリコンが取り残されることは理にかなっています。しかし、それはそれほど単純ではありません。

これまでのところ、立方晶ヒ化ホウ素は、テストの目的で作成された小さなバッチでのみ製造されてきました。シリコンは豊富で入手しやすいですが、ヒ化ホウ素はそれほど多くありません。研究者たちは、立方晶のヒ化ホウ素をシリコンの代わりに十分な大きさで利用できるかどうかはまだ不明であることを明らかにしています。おそらく、それは本当に余分な電力を必要とする半導体の小さなバッチで使用される可能性があります。少なくともより良い解決策が現れるまでは、実証済みのシリコンに固執する必要があるようです。