La tecnologia sta per arrivare al limite: nuovo metodo per ovviare al problema

In un nuovo studio del SUNY-Polytechnic Institute di New York pubblicato su Nanotechnology dei ricercatori sono riusciti a costruire un singolo device semiconduttore che ne ingloba 3, riuscendo a risparmiare spazio utile per garantire la veridicità della legge di Moore.

Il boom della tecnologia degli ultimi anni è stato descritto con buona precisione dalla legge di Moore, che ha predetto il raddoppio del numero di transistor (gli elementi basilari dell'elettronica moderna) in un chip ogni anno e mezzo, quindi l'aumento della potenza computazionale complessiva. Questo risultato è stato sempre raggiunto a partire dal 1965 quando questa previsione è stata formulata per la prima volta da Gordon Moore e tutt'oggi è uno degli obiettivi che le aziende di elettronica di consumo cercano di raggiungere.

Fino ad ora per raddoppiare i transistor è bastato diminuirne la loro dimensione: avrete sicuramente spesso sentito parlare di tecnologia a 12 nanometri (vedi la nuova GPU con tecnologia Volta) o a 10 nanometri (come il nuovo Snapdragon 835 di Qualcomm). Questi numeri indicano la dimensione del gate (ovvero del canale) del transistor, quindi più o meno suggeriscono quanto può essere grande: un transistor MOSFET è formato da gate, source e drain, dunque generalmente è più grande di quanto indichi il numero della tecnologia utilizzata. Solo quest'anno Qualcomm è riuscita ad arrivare a 10nm e già si punta ai 7nm. Per il 2020 si punta invece ai 5nm, ma difficilmente si riuscirà ad arrivare in tempo a quelle dimensioni.

Alcuni esperimenti sono già arrivati alla realizzazione di un transistor avente il gate ad 1 nm (singolo, integrarlo in un chip è un processo molto più complesso), e già li si è vicini ad un limite che non è possibile superare: finisce il dominio della fisica classica e si entra nella fisica quantistica delle particelle, dove tutte le leggi cambiano radicalmente. Quindi l'aumento di potenza computazionale che si è ottenuto in tutti questi anni è destinato ad arrestarsi dopo il 2020 circa, quando non si potrà più rimpicciolire il transistor e non sarà più possibile integrarne di più nella stessa area.

Questo non significa che la tecnologia si fermerà, anzi: sono già molte le idee per eludere il problema. Si stanno già realizzando i primi computer quantistici (che però non rimpiazzano quelli attuali, poiché eseguono calcoli completamente diversi) e si sta implementando sempre più il calcolo parallelo (se una CPU è lenta, allora basta utilizzare più GPU che svolgono calcoli contemporaneamente per velocizzare gli algoritmi).

La soluzione proposta in questo nuovo articolo è invece diversa: realizzare un device che ne integra 3 contemporaneamente. Uno dei tre device integrato è un diodo, che converte la corrente alternata in corrente continua. L'altro è un MOSFET, ovvero un tipo di transistor, mentre l'ultimo è un BJT, un altro tipo di transistor. Quindi diodo, MOSFET e BJT sono stati integrati in un singolo device configurabile che può svolgere tutte le loro funzioni. Le metodologie usate sono quelle dei processi produttivi dei semiconduttori, complessi da spiegare in poche parole, ma potete semplicemente capirne il concetto base: grazie all'implementazione di 3 gate (canali) che vedete nella figura in basso è possibile riconfigurare il dispositivo per svolgere il ruolo richiesto. Il tutto a seconda dell'operazione che si vuole svolgere, applicando la giusta tensione al gate opportuno.

Lo sviluppo di questi device multifunzione potrebbe essere una soluzione per continuare a rendere vera la legge di Moore anche nei prossimi anni, anche se le applicazioni di questo dispositivo, per ora, non sono ancora così immediate come si possa pensare. Sicuramente sono necessari futuri sviluppi per capire se l'idea è vincente o meno.