Mムーアの法則の限界を突破する「金属-空気トランジスタ」が半導体を置き換える可能性

1: Socket774 2018/12/03(月) 21:32:39.63 ID:CAP_USER
「ムーアの法則」の限界がささやかれている半導体に代わって、新たに「Metal-Air Transistor(金属-空気トランジスタ)」と呼ばれる技術が開発されています。金属-空気トランジスタが実現することで、ムーアの法則はあと20年間は維持されると言われています。

Metal–Air Transistors: Semiconductor-Free Field-Emission Air-Channel Nanoelectronics – Nano Letters (ACS Publications)
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b02849

New Metal-Air Transistor Replaces Semiconductors – IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/devices/new-metalair-transistor-replaces-semiconductors

Intel創業者のゴードン・ムーア氏が提唱した、「半導体集積回路のトランジスタ数は18カ月(のちに2年に修正)ごとに倍増する」という経験則は、半導体産業全体で開発目標とされ、その通りに微細化技術が開発されて半導体の性能が向上してきました。しかし、回線幅が原子レベルに近づく中、ムーアの限界を維持することは困難になり、ムーアの法則は遅くとも2025年に物理的限界に達して実現不可能になるという状態になっています。

そんな中、オーストラリアのRMIT大学の研究者が、金属ベースの空気チャンネルトランジスタ(ACT)を開発しました。ACTは電荷ベースの半導体とは違い、35ナノメートル未満のエアギャップ(空気層)によって分離したソースとドレインそれぞれの対面式金属ゲートを使うことで、基板から垂直方向にトランジスタネットワークを構築する技術だとのこと。エアギャップは空気中の電子の平均自由行程よりも小さいので、電子は飛散することなく室温中で空気中を移動することができます。

微細化の追求を止め、立体構造にフォーカスを当てることで、ACTでは単位面積当たりのトランジスタ数を増加させることができます。ACTを開発中のシュルチ・ニランター博士は、「シリコンバルクに縛られたこれまでのトランジスタと異なり、私たちの開発するデバイスは、基板からボトムツートップで製造できるアプローチです。最適なエアギャップを作ることさえできれば、完全な3Dトランジスタネットワークを構築できます」と述べています。
no title

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181203-metal-air-transistor/

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4: Socket774 2018/12/03(月) 21:40:18.75 ID:/o629baM
2年毎に10%程度しか性能向上してないような印象。

57: Socket774 2018/12/04(火) 08:33:37.46 ID:y9afOFQk
>>4
まあ性能上昇分フルに活かすにはマルチスレッドと新しい命令セット対応したプログラム必要だからね
普通の用途だと性能向上分は消費電力あたりの性能だけで実際の速度には限定的だし

5: Socket774 2018/12/03(月) 21:42:48.99 ID:9HLIowW2
結局立体構造

8: Socket774 2018/12/03(月) 21:51:22.15 ID:SdSTC0Zh
アメリカからの大体同じ提案を既に聞いた事がある。さすがはオージー
真空管への先祖がえりみたいなもの

取りあえず実物を作ってもらおうか

13: Socket774 2018/12/03(月) 22:06:50.40 ID:VOT4+8R1
よくわからんけど、空気の層を作って多層階建てのトランジスタを作るってこと?

18: Socket774 2018/12/03(月) 22:31:37.11 ID:hdc8QA/b
動作周波数がそのレベルまでいくと
1サイクルで電子が移動できる距離が非常に短くなる
そういう意味での限界とか
発生する熱の問題とか
そのあたりは大丈夫なのだろうか?

というのは、先走りすぎな心肺なのかな

19: Socket774 2018/12/03(月) 22:42:00.54 ID:hdc8QA/b
平面状のものなら微細なものでもつくれそうだけど
立体状のもので微細な回路をつくるのって難しそう
3Dプリンターだってそんな細かい物そこまでの精度でつくれないだろうし

23: Socket774 2018/12/03(月) 23:10:57.63 ID:qRBUxjwZ
実験的に一つ二つ作るのと違って、高集積化して作るのとても難しいと思うよ

27: Socket774 2018/12/03(月) 23:16:11.09 ID:oFpASBlA
似たような技術で既に実用化されてintel, ibm, sony, (amd)が製品に使っているFD-SOIではいかんのかね
intelはFD-SOIならムーアの法則でいけると言っている

29: Socket774 2018/12/03(月) 23:27:52.91 ID:ixJWMkEr
>>1
歩留まり超悪そう

62: Socket774 2018/12/04(火) 12:29:34.79 ID:/tFPp3i8
>>29
半導体使わないから工程も簡略化されてむしろ歩留まりもよくなるかもしれん
発熱も減るから寿命も長くなるかもしれん
単電子トランジスタの実現にも必須な技術

33: Socket774 2018/12/04(火) 00:22:01.75 ID:Rr6RRGG5
スポンジみたいなスカスカの構造ってことでしょ
押したらつぶれて壊れるんちゃうの

41: Socket774 2018/12/04(火) 03:57:26.97 ID:rnoegvlj
2600Kで十分おじさん「2600Kで十分」

42: Socket774 2018/12/04(火) 04:02:45.57 ID:rP+ZnCgh
cpuの設計がますます大変な事になりそう。
gpuはモリモリ性能upするかもしれんが。

45: Socket774 2018/12/04(火) 04:23:48.05 ID:BuXwYF4I
現状でも、すでに立体構造だろ

「空気」ってなによ。
窒素、酸素、二酸化炭素、などなどの混合物ですよ。
混合物を使って、正常な動作保証できるわけない。

43: Socket774 2018/12/04(火) 04:09:21.12 ID:a626QE6U
商品化する時は窒素やアルゴンなんかを封入した密閉構造に
するのだろうな。湿度の高い日本の夏のような気候に
開放構造で何年も耐えられるとは思えない。

50: Socket774 2018/12/04(火) 05:48:23.18 ID:/YehJ8rC
そもそもムーア則ってとっくに破綻してるよね

プロセスルールを各社が好き勝手な定義で使ってるから
維持できてるように見えちゃってるけど

52: Socket774 2018/12/04(火) 07:00:16.84 ID:E4EamcIz
文明論的に考えたらこれからの時代は性能より省エネを追求するべき

54: Socket774 2018/12/04(火) 08:07:31.08 ID:Pe5sjoCB
>>52
集積度と性能はそのまま省エネにつながる
だってそうだろ、昔でも巨大なメインフレーム
使ったら計算出来たわけよ

59: Socket774 2018/12/04(火) 08:49:21.95 ID:Yq0g4f37
>基板から垂直方向にトランジスタネットワークを構築する技術だとのこと。

分からん、さっぱり分からん

127: Socket774 2018/12/04(火) 00:07:09.32 ID:35YYe+u90
読んでもよくわからん

128: Socket774 2018/12/04(火) 00:09:08.67 ID:EhvJK2Me0
>>127
みんなわからないだろし一般人は現行のCPUの仕組みすら知らないからよくね?

134: Socket774 2018/12/04(火) 02:28:00.15 ID:bC5wDptfM
>>127
N型とかP型とか全部空気。半導体無しでトランジスタ作れるようになる
シリコン板不要で、立体型にトランジスタ積めて集積度UP&格安化
でもまだ研究だから10年くらいは待っててね~
でおk?

129: Socket774 2018/12/04(火) 00:28:44.10 ID:uoLwQ9Ii0
>>127
未来は明るいってことだな

『Mムーアの法則の限界を突破する「金属-空気トランジスタ」が半導体を置き換える可能性』へのコメント

  1. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 19:35:16 ID:d585b8d5d 返信

    俺の頭では理解できん。
    >>エアギャップは空気中の電子の平均自由行程よりも小さいので、電子は飛散することなく室温中で空気中を移動することができます。
    っていうなら、空気関係なくね?
    ゲートの構造や動作はどうなってんの?

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 19:48:24 ID:ea9bcab2a 返信

      一応ゲート電圧は印加してるみたいですね
      酸化膜表面に電荷が溜まって、空気中に伝導チャネルができるんですかね
      全くイメージできませんが…

      空気の組成比が少し変わるだけでも、閾値電圧等が変化して動作が不安定になりそうですね

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 20:33:37 ID:37f07b4b8 返信

      https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/devices/new-metalair-transistor-replaces-semiconductors
      によると「bottom metal gate」らしい
      いろいろ考えた末に、「JFETと同じ動作原理だろう」と悟った

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 21:38:47 ID:d585b8d5d 返信

      https://spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/introducing-the-vacuum-transistor-a-device-made-of-nothing
      を見ると、どうやらナノサイズの真空管のようだ。
      ・電子の平均自由行程よりもギャップが小さく、動作電圧が十分に低い場合、装置は気体分子に影響されない。(やっぱり空気は関係ない)
      ・通常のMOSFETと同じように、電流チャネルから絶縁誘電体(二酸化シリコン)を隔てたゲート電極を使って制御できる。
      完成すれば、究極に近いデバイスかも。
      コメントくれた人、ヒントどうも。

      • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/08(土) 01:49:37 ID:8112e256a 返信

        ちっちゃくしたら勝手に真空にしたときと同じ効果が得られるってことか

      • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/08(土) 03:08:11 ID:efe1fba38 返信

        素人にこんなこと言っても、あれだけど。
        実際の真空管は、物理現象に熱電子放出を利用してる。

        引用URLのvaccum-channel transistorの記事は、
        電界を集中させるためにアノードとカソードを鋭く尖らせる。CMOSに比し電圧が10V高いとあるように、物理現象は電界放出であると。

        これなら、小さな真空管(vaccum-channel)と呼んでもいい。

        このサイトで引用してるACT(Air-channel transistor)は論文によると
        物理現象はF-Nトンネル電流であると書かれてる。実際、電界強度も小さ
        いから電界放出は無理で、トンネル電流しか物理現象の候補はない。

        だから一見、真空管のように見えるけど、真空管ではない(Air-channel)。
        まぁ、小保方とは言わんけど、この論文、俺は結構、胡散臭く感じる。

  2. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 19:47:17 ID:786b45264 返信

    マイケル・ムーアじゃねーよ!

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 22:26:42 ID:ced927beb 返信

      これが出るの遅過ぎだろ

  3. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 19:49:21 ID:b6f7c720f 返信

    Mムーアってなんだよ春菜かよ

  4. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 19:53:10 ID:15560fc09 返信

    魔道と錬金術を応用した、魔道化学により繁栄を謳歌した、神聖グンマー帝国の技術でなら可能だったかもしれんが、現在は狩りをして生活する部族しかいないから、無理なんだよなー

    そもそも今の文明レベルじゃ(ヾノ・∀・`)ムリムリ

    それよりもTuring世代で唯一評価するのは、TITANでVRAMが24GBなったことくらいかな
    あとは全部いらねー機能なんで、30シリーズでは80Tiは、フルスペじゃなくていいんで、23GBくらい頼みますよー。後は価格な

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 20:28:12 ID:59538f427 返信

      少なくとも開発側は一人としてRAM以外は君の要望に応えんだろうな。好き好んで袋小路に入りたがる奴はいない。

  5. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 19:53:35 ID:74e5f0a55 返信

    これ書いてるGIGAZINEの記者もよくわかってない状態で書いてるから頓珍漢な日本語になっていて、余計に読者の理解を妨げているのでは
    理論が気になる人は原文で読むほうが断然いいね

  6. 名前:名無しのAMDer@Y市ASH区 投稿日:2018/12/04(火) 20:00:53 ID:e61ef1ca9 返信

    既存のCPUのどれかと互換を持たせるとなるとそれだけで一仕事だけど
    Zen2みたいに純粋なトランジスタと機能を分けるなら割と早期に何らかの形になるかなぁ?

  7. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 20:21:53 ID:665919982 返信

    だんだん分厚くなってついには
    もわもわと妖しく発光するサイコロキューブみたいなCPUが生まれるわけか
    カッコいいんじゃね? 俺は支持するわ

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 02:59:40 ID:b0a3c120e 返信

      キューブじゃなくてタワーになるみたいだぞ

  8. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 20:24:20 ID:e24bbcd40 返信

    マイケルムーア監督じゃねえよ!
    ってコメ書き込もうと思ったらすでにあってわろた

  9. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 20:26:27 ID:f847814f3 返信

    熱膨張でキスしちゃう、えっちだ・・・。

  10. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 20:33:15 ID:7cff93d44 返信

    シリコンの時代は終わったと聞いて、はや十数年 
    ポストシリコンもまだ道半ばなのに脱半導体なんて

  11. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 20:35:01 ID:0fe37e029 返信

    いつか上がると思って半導体株もってたけど、ヤバそうやね

  12. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 20:44:41 ID:37f07b4b8 返信

    空気チャネルだとコンプリが作れないのでは?

  13. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 21:30:11 ID:9df4cea49 返信

    今に「異世界で魔力を使って論理演算が出来るようになった」って感じで電力じゃなく魔力で賄うようになる

    ・・・すでにあるのかも知れないけど

  14. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 21:55:28 ID:0e35661f4 返信

    クロックは上げられるのか?

  15. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 22:08:04 ID:3b0c2e397 返信

    マイクロな真空管とかなにそれ萌える

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 19:10:32 ID:61e4ca579 返信

      サブミニチュア管とか、かわいくていいよなw

  16. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 22:15:02 ID:523be85c3 返信

    原理はともかく、こいつのメリットは三次元方向に無限にトランジスタを積み増せるってことで良いんだよな?
    単位面積当たりのトランジスタ数はかなり増えそうだけど熱密度とか大丈夫なんか?

  17. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 22:29:27 ID:fb96f6507 返信

    >平面状のものなら微細なものでもつくれそうだけど 立体状のもので微細な回路をつくるのって難しそう
    3Dプリンターだってそんな細かい物そこまでの精度でつくれないだろうし

    彼は多層基板とか見たことがないのだろうか…?
    フォトリソで積層するにきまってるだろ

  18. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/04(火) 22:39:14 ID:a74895cc4 返信

    実用段階になったら教えてくれ

  19. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 00:20:29 ID:220cd7951 返信

    映画の話かと思ったら違うのか
    最近見ないなーと思ったけどついこの前に映画公開してたんだな

  20. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 02:15:09 ID:82bea7f67 返信

    中国「あと10年待てば生体コンピュータが出来るアル、材料はいっぱいあるアルよw」

  21. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 03:19:07 ID:86f7f728e 返信

    40nmのサンディで十分

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 03:39:03 ID:83c9bb559 返信

      サンディは32nmじゃね?

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 12:49:10 ID:b40db7dd5 返信

      3930Kや2687Wだといまでも結構余裕なんだよなあ
      2700K?そんな貧乏人向けの石なんてしらんなあ

  22. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 04:11:36 ID:d306c6693 返信

    2001年にintelが言ってた。
    「2007年には20Ghz、2010年には100Ghz、2015年には1ThzのCPUをわが社は作っている」

    そして今、2018年が終わろうとしてるんだけど、
    intelはごめんなさいしないといけないよね?

    ソース
    http://www.itmedia.co.jp/news/0106/12/intel_chau_m.html

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/07(金) 17:47:21 ID:1b9f26bcb 返信

      2001年のIntelはムーアの法則よりも超えた速さで性能上がることを予測してたんだね。コアを増やすことで性能が上がらなくなってしまった。コアも増えてないし。

  23. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 06:17:53 ID:99c99782c 返信

    革新バッテリーもトランジスタもリークだけで
    商品は1つも販売されていませんww

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 08:20:30 ID:068e7b2b8 返信

      バッテリーの固体化は2020年以降な。

  24. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 13:34:14 ID:876c80342 返信

    電子の速度は電気より遅いから規模が大きくなるほど
    素子内レイテンシが増大して遅くなるんだよ

  25. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 13:43:59 ID:0164110c7 返信

    >2025年に物理的限界に達して
    既に限界に達しているから14nmのまま同じCPU作り続けているIntel。じゃないと納得行かない。

  26. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 13:46:18 ID:0164110c7 返信

    Pentium4の時点で3GHz。それ以降、今も定格3GHz台のCPU使ってるんだから既にムーアの法則からは外れてるよ。

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 17:33:56 ID:61e4ca579 返信

      お前、頭大丈夫か?
      半導体の集積度の変化についてだけをムーアが予測したのが「ムーアの法則」と呼ばれてる事柄なのに、何を全く関係ない動作周波数を持ち出してくるんだよw

      • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/07(金) 17:48:22 ID:1b9f26bcb 返信

        4年でクロックが倍。がムーアの法則。

      • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/07(金) 17:51:29 ID:1b9f26bcb 返信

        性能=クロックなのがCPUの常識。

    • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 21:09:39 ID:f3e597503 返信

      ものを知らんのに知ったかぶると大恥をかく、といういい見本だなオメー

      • 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/07(金) 17:49:13 ID:1b9f26bcb 返信

        ムーアの法則を知らない小間が恥じかいてるんだよ。

  27. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/05(水) 17:22:04 ID:d70ffe398 返信

    製品化のめどが立ったらもっかいおこして(´・ωゞ)

  28. 名前:名無しの自作er 投稿日:2018/12/06(木) 14:18:13 ID:60c77d6fa 返信

    ICチップ > ICブロック > ICバー > ICタワー
    解らん