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交大新技術,讓未來手機充1次電撐10天!

2015/01/05 經濟部能源局 點閱人次: 138

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交通大學電子工程系荊鳳德教授團隊找出超低功耗快速上升電晶體及單電晶體動態隨機存取記憶體,將減低未來的積體電路功率達10倍之多,實現行動裝置10 天充1 次電的願望,這項研究成果刊登在2014年IEEENewsletter的通訊封面故事。

交大新聞稿指出,目前新型「鰭狀電晶體」的微縮在2016年7奈米時即會遇到技術瓶頸,然自1948年電晶體發明以來,任何大幅的改良均十分困難。同時,動態隨機存取記憶體(DRAM)於今(2015)年也會遇到技術瓶頸,須研發出新的結構設計。

荊鳳德教授的研究團隊利用鍺電晶體,以鍺取代傳統矽作為傳導材料,擁有較矽電晶體遷移率高2.6倍之重大優勢。鍺電晶體可使未來的電晶體工作電壓從目前的0.7 伏降低至0.35伏,功率改善及節能減碳達4倍之多;較Intel 的砷化銦鎵電晶體更低漏電流、較少光罩數,但獲得更簡化的製程以及低成本、高良率。

鍺電晶體雖可降低驅動電壓、功率及漏電流, 仍無法達到2014年臺灣半導體協會的「10 倍功率降低」目標,為此,普渡大學(Purdue University)博士生Salahuddin及Datta教授提出新物理機制「負電容電晶體」;此系列理論與模擬論文已發表,卻由荊鳳德教授研究團隊完成第1個成功的電晶體,使用「鐵電效應」形成等效負電容,改善電晶體電流與電壓上升的速率,此突破將減低未來的積體電路功率達10倍之多,達到節能行動裝置可10天充1次電的目標。

此鐵電效應亦可形成記憶功能。研究團隊發表的氧化鉿鋯電晶體DRAM為單一電晶體結構,與目前電晶體完全相容,可與電晶體微縮至7 奈米,而速度快上目前DRAM千倍,相較IBM 於2014發表結合運算記憶功能的記憶體處理器「神經元類人腦」,更簡單與先進。

這項突破未來將對超低功耗的積體電路技術及節能減碳帶來革命性的影響,荊教授也邀請相關專業人士組成IEEE電子材料技術委員會,共同推動此創新超低耗能電子元件。


關鍵字:節能電子元件,鍺電晶體,IEEE 通訊

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