I ricercatori della TU Wien hanno sviluppato un transistor adattivo utilizzando il germanio

I transistor come li conosciamo sembrano essere destinati a un grande cambiamento, almeno se l'ultimo sviluppo dei ricercatori della TU Wien ha qualcosa da dire al riguardo. Il gruppo di ricercatori ha sviluppato quello che chiamano un transistor adattativo, o in altre parole, un transistor che può fare di più che tenere a 0 o un 1. Questo ha enormi implicazioni e sebbene siano attualmente in una fase molto precoce, la prova di funzionamento potrebbe consentire una gamma completamente nuova di applicazioni per i microchip.

Sembrerebbe che i nuovi transistor siano difficili da produrre, sulla base della spiegazione dei ricercatori “Colleghiamo due elettrodi con un filo estremamente sottile in germanio, tramite interfacce di alta qualità estremamente pulite. Sopra il segmento germanio, posizioniamo un elettrodo di gate come quelli che si trovano nei transistor convenzionali. Ciò che è decisivo è che il nostro transistor è dotato di un ulteriore elettrodo di controllo, che si trova sulle interfacce tra germanio e metallo. Può programmare dinamicamente la funzione del transistor”. I ricercatori sono fiduciosi che questo dovrebbe essere abbastanza semplice da superare, soprattutto perché il loro transistor non ne richiede nessuno “doping”, qualcosa che è comune con i transistor più complessi oggi.

Problemi di produzione a parte, i nuovi transistor dovrebbero essere in grado di cambiare al volo tra diversi tipi di transistor tradizionali, grazie al suo design unico. “Questo perché il germanio ha una struttura elettronica molto speciale: quando applichi la tensione, il flusso di corrente inizialmente aumenta, come ti aspetteresti. Dopo una certa soglia, tuttavia, il flusso di corrente diminuisce di nuovo – questa è chiamata resistenza differenziale negativa. Con l'aiuto dell'elettrodo di controllo, possiamo modulare a quale tensione si trova questa soglia. Ciò si traduce in nuovi gradi di libertà che possiamo usare per dare al transistor esattamente le proprietà di cui abbiamo bisogno in questo momento.”

Gli scienziati ritengono che ciò consentirebbe un minor numero di transistor in alcune applicazioni, mentre allo stesso tempo, risparmio energetico e aumento delle prestazioni. “Operazioni aritmetiche, che in precedenza richiedeva 160 transistor, sono possibili con 24 transistor a causa di questa maggiore adattabilità. In questo modo, anche la velocità e l'efficienza energetica dei circuiti possono essere notevolmente aumentate.” La speranza a lungo termine è che arriveremo a un punto in cui i transistor possano adattarsi da soli secondo necessità, supponendo che si possa sviluppare la giusta intelligenza artificiale per sfruttare questi nuovi transistor.

Questi nuovi transistor non sono impostati per sostituire completamente i transistor tradizionali che usiamo oggi, ma a quanto pare dovrebbe essere visto come un complimento, un po' nello stesso modo in cui gli FPGA non possono sostituire i processori tradizionali, ma sono sempre più visti come un complimento per certe applicazioni. Ci sono molte applicazioni in cui un processore adattabile al volo può tornare utile e se questo progetto può essere commercializzato, sarà probabilmente implementato in tutto, dai semplici MCU ai processori server avanzati. “Alcuni dettagli devono ancora essere ottimizzati, ma con il nostro primo transistor al germanio programmabile abbiamo dimostrato che l'idea di base funziona davvero. Questa è una svolta decisiva per noi”.