可重構電晶體可透過程式設計執行不同功能
隱藏在單一中央處理器中的數十億個電晶體是為執行一種特定功能而製造的。然而,一個維也納科學家團隊的目標是在計算技術最基本的硬體層面上引入可程式功能。奧地利維也納科技大學(TU Wien)的研究人員開發出一種新型晶體管技術–可重建場效電晶體(RFET)。傳統的電晶體設計用於執行預定的邏輯功能,而RFET 則用於建構具有可隨時編程功能的電路。
研究人員解釋說,射頻電晶體是電子電路和晶片設計技術的重大突破。可編程電晶體使用的材料與半導體工業使用的材料相同,即矽和鍺,它們可以顯著改善功耗和能效。
傳統的電晶體開發包括化學摻雜,這是一種用外來原子”污染”半導體材料的技術。摻雜過程決定了電流的流動方向,一旦電晶體被製造出來就無法改變。射頻電晶體以靜電摻雜取代了化學摻雜,這是一種不會永久改變半導體材料化學結構的新方法。
一旦電場取代了”複雜而昂貴”的化學摻雜過程,晶體管就可以動態地重新配置,以執行不同的邏輯運算。
維也納工業大學教授沃爾特-韋伯(Walter M. Weber)說,重配置工作在”基本開關單元”,而不是將信息路由到固定的功能單元。韋伯補充說,這種方法對於建構未來的可重構計算和人工智慧應用”大有可為”。
研究人員在2021 年開發了RFET 基本技術,現在他們已經證明可重寫電晶體可用於建構晶片中的所有基本邏輯電路。最近發表的研究報告展示了一種反相器、NAND/NOR 和XOR/XNOR 閘,它們能夠在運行時動態切換工作模式。
靜電摻雜所需的額外閘極需要佔用空間,這意味著RFET 並不像標準CMOS 電晶體那麼小。新的可編程電晶體不可能很快取代固定晶體管,但它們可以共存,並為某些靈活性至關重要的運算應用提供動力。
研究人員解釋說,RFET 的可重構特性可以減少邏輯電路所需的電晶體總數。更少的電晶體意味著製造晶片所需的空間更小,功耗也會降低。透過切換單一電晶體或整個電路的極性,單一電路可以提供多種功能。