Os cientistas aprenderam a mudar a condutividade dos transistores de eletrônico para buraco e vice-versa “on the fly”

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Viena (TU Wien) apresentaram um conjunto de circuitos lógicos básicos de transistor reconfigurável (RFET). A condutividade dos transistores RFET pode ser alterada a qualquer momento, o que abre caminho para a lógica adaptativa até o ajuste fino de processadores de autoaprendizagem.

Fonte da imagem: TU Viena

Cientistas da Áustria desenvolveram uma abordagem básica para a criação de RFETs há três anos. Hoje eles mostraram pela primeira vez que os transistores de condutividade variável podem operar como parte de circuitos lógicos básicos e que sua lógica pode mudar sob comando.

Hoje, a condutividade dos transistores – eletrônicos ou de furo – é estabelecida durante o processamento de pastilhas de silício na fase de dopagem. Esta é a introdução química e física de certas impurezas nos canais dos transistores, o que os torna excessivamente saturados com elétrons ou com lacunas de elétrons – buracos. Assim, haverá uma movimentação de elétrons ou lacunas no canal do transistor, o que predeterminará seu funcionamento como parte de um circuito eletrônico. Imagine por um momento que temos a oportunidade de alterar a condutividade dos transistores instantaneamente. Obviamente, o esquema começará a funcionar de forma diferente.

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Viena propuseram um método de liga eletrostática. Inicialmente, os canais do transistor são criados neutros, mas então um campo eletromagnético pode ser aplicado a eles, que, dependendo da polaridade, saturará o canal com elétrons ou buracos. Para fazer isso, basta colocar um eletrodo adicional sobre o canal dos transistores RFET – os cientistas chamaram isso de “porta de software”. O comando correto para todas as portas de software reconstruirá os transistores e toda a lógica do chip se cada um de seus transistores for reconfigurável.

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Os cientistas estão cientes de que um transistor RFET não pode ser tão pequeno quanto um transistor de efeito de campo convencional. No mínimo, um eletrodo adicional em sua composição não permitirá isso. Ao mesmo tempo, tendo em conta a otimização do funcionamento lógico devido ao RFET, o número total de transistores no chip pode ser menor do que no caso de uma solução universal utilizando transistores convencionais. Finalmente, não é todo o processador que pode ser reconfigurado, mas apenas os seus elementos individuais responsáveis ​​por algumas funções específicas e não permanentes. De qualquer forma, o chip otimizado aquecerá menos e contará mais rápido.

«Nossos transistores reconfiguráveis ​​nos permitem reconfigurar unidades de transmissão de informação em um nível fundamental, em vez de transferi-las para unidades funcionais estacionárias”, explicou Walter M. Weber, professor do Departamento de Eletrônica de Estado Sólido da Universidade Técnica de Viena. “Isso significa que a natureza da nossa abordagem é altamente promissora para computação reconfigurável e aplicações de inteligência artificial.”

Obviamente, os RFETs não substituirão os transistores convencionais na grande maioria das soluções, mas em alguns casos a invenção pode ajudar a criar chips mais avançados e funcionalmente ricos. Em última análise, é possível produzir conjuntos básicos “impessoais” de circuitos lógicos, cujos circuitos serão então criados conforme necessário e de acordo com as tarefas a serem resolvidas.

Os transistores reconfiguráveis ​​abrem oportunidades para soluções de segurança de hardware, novas aplicações em circuitos analógicos e avanços na computação neuromórfica, possibilitando até mesmo a produção de soluções adaptativas e de autoaprendizagem.