Lampa elektronowa zamiast tranzystora: comeback stuletniej technologii

Z miniaturyzacją coraz gorzej, prawo Moore’a wswojej oryginalnej postaci już nie działa. Fizyczne, logistyczne iekonomiczne przeszkody już przerwały cykl Tik-Tak Intela – noweczipy Kaby Lake będą kolejną generacją wykonaną w procesie 14nm. Jednak na horyzoncie pojawiło się nowe rozwiązanie, które nietylko przywróci obowiązywanie prawa Moore’a, ale jednocześnieskończy z tym, co je w pierwszym rzędzie umożliwiło. Oto wielkicomeback lamp elektronowych, które miałyby nawet zastąpićtranzystory.

Słynna politechnika (Caltech), zamożny inwestor(Boeing), światowej renomy naukowiec na czele badań (dr AxelScherer) – a to wszystko, by przywrócić liczącą sto lattechnologię lamp elektronowych. Zespół pracujący wNanofabrication Group Caltechu opracowuje nową formę tychelektronicznych komponentów, zminiaturyzowaną milionkrotnie. Towłaśnie one miałyby zastąpić tranzystory na krzemowym waflu.

Oczywiście te nowe lampy elektronowe nieprzypominają w niczym klasycznych lamp ze starych odbiornikówradiowych czy telewizyjnych. Podobieństwo tkwi w zasadzie działania.Zminiaturyzowana lampa Scherera to metalowa tuba, w której osadzononaprzeciwlegle cztery elektrody. Przepływ elektronów między nimijest kontrolowany przez ten sam efekt, który przeszkadza w dalszejminiaturyzacji tranzystorów.

Chodzi oczywiście o tunelowanie kwantowe, któresprawia, że już na poziomie 14-nanometrowych tranzystorów nawetpołowa dostarczonej do układu energii zostaje utracona irozproszona jako ciepło. W nowych lampach elektronowych, które mogąbyć budowane z wielu różnych metali, takich jak złoto, platyna,wolfram czy molibden, strat energii praktycznie nie ma, aczęstotliwość przełączania jest porównywalna do krzemowychtranzystorów.

Wbrew triumfalnym nagłówkom mediów, głoszącychże już niebawem w smartfonach pojawią się lampy elektronowe, samdr Scherer nie wierzy, by jego rozwiązanie natychmiast zastąpiłotranzystory. Miniaturowe lampy mogą jednak znaleźć zastosowaniewszędzie tam, gdzie miniaturyzacja krzemowych układów prowadzi donieakceptowalnego wzrostu wrażliwości na promieniowanie, przedewszystkim w komputerach dla samolotów i pojazdów kosmicznych.

Badacze z Caltechu przypominają zarazem, że samaidea lampy elektronowej w elektronice trzyma się nieźle i wracamniej więcej co dekadę. Ostatnio miały być drogą do płaskichwyświetlaczy – ale cóż, przegrały z ciekłymi kryształami. Tymrazem może być inaczej: z krzemem już niewiele da się zrobić,krzemowe elementy o rozmiarach 10 nanometrów mają własnościfizykochemiczne bardzo przeszkadzające w projektowaniu ifunkcjonowaniu czipów, zachowują się jak zupełnie inny materiał.