Эпоха кремниевых чипов подходит к концу.
Новые процессоры выходят горячими, а про закон Мура все забыли.
Неужели развитие электроники остановится?
Какими будут процессоры будущего? Есть ли замена кремнию?
Что, если не кремний?
Глядя на все эти проблемы, вызванные кремнием на закате жизни,
возникает вопрос — а почему бы не сменить этот химический элемент на что-то другое?
Ведь едва ли он такой один в таблице Менделеева, насчитывающей уже больше сотни элементов.
Все верно — не один. Существует такой металл как германий, из которого также можно делать полупроводники.
Более того, первые транзисторы в конце 40ых именно из этого металла и делали.
У него в три раза выше электропроводность, меньше напряжение — а значит
и потери тепла — на p-n-переходе и меньше сопротивление открытого канала — в общем,
германий кажется лучше кремния в полупроводниках, однако уже к 60ым от него почти полностью отказались.
Причин было сразу три.
Во-первых, этот металл гораздо дороже и встречается реже кремния, которого почти 30 % в земной коре.
Кремний там второй после кислорода.
Во-вторых, у германия гораздо меньше термостабильность, то есть при нагреве
он быстрее теряет свои характеристики, к тому же есть проблемы с окислением.
Ну и в-третьих, у него хуже теплопроводность — то есть отводить тепло сложнее, чем от кремниевого чипа.
Все это привело к тому, что эпоха германиевых компьютеров оказалась
такой же короткой, как и ламповых — дальше пришлось переходить на кремний.
Эпоха чистого германия закончилась лет 60 назад. НО мы живем
во времена продвинутых сплавов и сложных химических соединений.
Вспомните Т-1000 из терминатора 2! Неужели нельзя прокачать германий,
чтобы он стал лучше кремния для производства полупроводников?
Оказывается, можно, и такое вещество зовется германан.
По сути это как графен, только из германия – тонкая одноатомная пленка.
Ее производство – отдельный вид искусства, когда сначала делается
слоеный пирог из графена и кальция, после чего последний
вымывается водой, которая в процессе отдает свой водород, делая
германиевые связи прочнее и позволяя отделять однослойные пленки этого металла.
Как оказалось, такие пленки проводят ток в десять раз лучше кремния,
да и вопросы с охлаждением тут не стоят так остро.
Но, разумеется, все еще до коммерческого производства пока
далеко – создавать германан научились лишь в лабораториях,
и пока нет ни одного готового чипа на его базе.
Да, технологический тупик в развитии компьютеров наблюдается
уже лет 20 - тактовая частота процессора
не увеличивается уже много лет. Позорище!
Лет 15 назад были статьи, которые рассказывали,
что американская IBM давно работает с германиевыми
микросхемами и посталяет по 500 млн штук в год для
производителей мобильников. Технология конечно запатентована.
Германиевые микросхемы работают в 300-500 раз быстрее
аналогичных кремниевых. Это революция! Но она не происходит.
Россия могла бы на тех же стареньких литографических машинах
создать процессоры, которые работают в 100 раз быстрее лучших
Западных, просто поменяв материал, из которого схема производится.
