Сегодня 26 октября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Исследование: полупроводники из оксида галлия работают при температуре ниже, чем в открытом космосе

Исследователи из KAUST обнаружили, что электронные устройства на основе оксида галлия могут работать при температурах даже ниже, чем в открытом космосе. Эта особенность может быть использована в задачах и средах с экстремальными температурами, таких как квантовые вычисления и исследование космоса.

 Источник изображения: KAUST

Источник изображения: KAUST

Компьютерные чипы, сенсоры и другие электронные системы основаны на полупроводниках. Эти материалы имеют энергетическую щель, известную как запрещенная зона, через которую электроны должны перепрыгивать, чтобы проводить электричество. Однако при низких температурах электроны оказываются в ловушке и не могут двигаться. Это явление называется замораживанием.

«На практике большинство обычных электронных устройств начинают выходить из строя при температуре ниже 100 К (–173 °C)», — говорит Вишал Ханделвал (Vishal Khandelwal), один из участников нового экспериментального исследования, возглавляемого Сяоханом Ли (Xiaohang Li).

Поскольку электроника подвергается воздействию гораздо более низких температур — в космосе или в квантовых компьютерах, работающих при температуре всего 4 К (–269,15 °C), — ей требуются системы терморегулирования, которые увеличивают стоимость, объём и сложность.

Команда KAUST давно занимается исследованиями сверхширокозонного полупроводникового бета-оксида галлия (β-Ga2O3), ранее продемонстрировавшего свою устойчивость к радиации и высоким температурам. Благодаря широкой запрещённой зоне устройства на основе оксида галлия испытывают меньшую утечку тока и продолжают работать даже при температуре 500 °C, что значительно превосходит возможности обычных кремниевых схем.

Более ранние исследования также показали, что этот материал не подвержен эффекту замораживания, характерному для других полупроводников. Чтобы использовать этот эффект, исследователи создали два устройства на основе бета-оксида галлия с примесью атомов кремния. Эта добавка снабжает устройства электронами, которые обеспечивают протекание тока.

Первым устройством оказался полевой транзистор (FinFET) с ребристыми каналами, которые делают его более мощным и стабильным по сравнению с обычными полевыми транзисторами. Второй логический компонент, называемый инвертором (также известный как вентиль NOT), является основным компонентом компьютерных схем. Оба устройства продемонстрировали надежную работу при температуре всего 2 К (–271,15 °C).

При такой температуре практически не требуется тепловой энергии, чтобы помочь электронам перейти в зону проводимости оксида галлия. «Вместо этого электроны перескакивают через “примесную зону”, создаваемую атомами кремния, что позволяет устройству проводить ток», — объясняет Ли.

Хотя это не первые электронные устройства, работающие при температуре 2 К, это первая демонстрация полупроводника со сверхширокой запрещённой зоной, который используется для создания транзисторов и логических инверторов при таких низких температурах. «С практической точки зрения это позволяет создавать компактные криогенные схемы из одного материала», — говорит Ли. Это потенциально упростит электронику в квантовых компьютерах. «Самые большие перспективы открываются в космосе. Космические зонды сталкиваются с резкими перепадами температур, поэтому устройства на основе материалов, способных работать в диапазоне от нескольких кельвинов до сотен кельвинов, такие как бета-оксид галлия, могут снизить потребность в громоздкой термозащите», — добавляет учёный.

Исследователи планируют использовать бета-оксид галлия для создания целого набора других устройств, в том числе радиочастотных транзисторов, фотодетекторов и ячеек памяти. «Мы продемонстрировали основные строительные блоки. Теперь предстоит масштабировать их для создания сложных криогенных чипов и расширить границы производительности в этом сверххолодном режиме», — говорит Ли.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про технологии и рынок it

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Лучше бы молчали: власти США считают, что апокалиптические прогнозы ИИ-лидеров лишь сеют хаос 15 ч.
Основные облачные вычислительные мощности Amazon забронированы на весь 2027 год 20 ч.
AMD готовит официальный драйвер для разгона процессоров Ryzen под Linux 21 ч.
Новая статья: Order of the Sinking Star — королева головоломок. Рецензия 22 ч.
YouTube начнёт переходить на AV2 в начале 2027 года — новый кодек сжимает видео на 30 % лучше AV1 24-10 16:22
Основатель Twitter представил голосовой ИИ, обученный с нуля только на человеческой речи 24-10 12:14
Moonshot AI выпустила Kimi K3.1 Pro, которая обошла все модели OpenAI и почти догнала Claude Opus 5.5 24-10 10:17
«Цунами уязвимостей» надвигается: эксперты предупредили, что дальше будет только хуже, но потом станет лучше 24-10 10:07
OpenAI возобновила обучение ИИ-моделей, но не пускает их в интернет 24-10 09:03
DeepSeek и MiniMax получили право разворачивать свои ИИ-модели за пределами Китая 24-10 05:16
Новая статья: Обзор realme 16 Pro Harry Potter Edition: чем хорош самый волшебный смартфон 2026 года 8 ч.
Владимир Путин поручил правительству увеличить производство систем иммерсионного охлаждения для ЦОД 9 ч.
ZTE представила модульный ЦОД для ИИ мощностью 250 кВт с воздушным и жидкостным охлаждением 17 ч.
Грузинское облако Silk Cloud предложит ИИ-ускорители NVIDIA Blackwell в следующем году 20 ч.
Zotac выпустила индустриальный мини-компьютер ZBox Pro CM5-Pico на базе Raspberry Pi CM5 20 ч.
Дженсен Хуанг стал предводителем робоутят — и теперь все хотят быть как Хуанг 24-10 14:38
Supermicro представила стойку с 256 процессорами NVIDIA Vera на жидкостном охлаждении 24-10 13:57
В Швеции появился суперкомпьютер Sferical One на базе NVIDIA DGX GB300 24-10 13:53
Запущен суперкомпьютер Daedalus — самая мощная НРС-система Греции 24-10 13:51
Infineon и NVIDIA разработают технологию питания на основе GaN для стоек на 800 В 24-10 13:48