Atomitransistori rikkoo Mooren lain?
Tässä saattaa olla ratkaisu elektroniikan kehityksen suurimpaan pullonkaulaan: transistori, joka on kooltaan yksi atomi. Nyt niitä osataan myös kopioida, joten kuuluisa Mooren laki saattaa olla pian historiaa!
Mikropiiriyhtiö Intelin perustaja Gordon Moore huomasi vuonna 1965, että piireissä olevien komponenttien määrä jotakuinkin kaksinkertaistui joka vuosi. Hän loi tämän perusteella kuuluisan lakinsa, jonka mukaan transistorien lukumäärä kaksinkertaistuu mikropiireissä joka toinen vuosi.
Laki on pitänyt varsin hyvin kutinsa, sillä juuri ennen 1980-lukua julkaistussa Z80-piirissä oli noin 10 000 transistoria ja nykytietokoneissa luku on noin miljardi. Tulevaisuudessa tosin lain paikkansapitävyys oli uhattuna, koska pian transistoreja ei saa pakattua enää tiuhempaan piikiekon pinnalle. Miten siis transistorimäärä voisi enää lisääntyä, jos luonnonlait tulevat vastaan.
Yksinkertaisesti: valmistusmenetelmää muuttamalla saadaan ainakin ostettua aikaa hieman lisää. Transistorit ovat tulleet pienemmiksi ja pienemmiksi, kunnes nyt päästään noin 40 nanometriin. Tutkijat ovat jo pitkään koittaneet luoda transistoria, joka olisi itse asiassa vain yksi atomi, ja siitä on onnistuttukin. Ongelmana on kuitenkin ollut se, että tuollaisia yhden atomin transistoreja on ollut vaikeaa, jopa mahdotonta, tuottaa massoittain.
Nyt sekin nähtävästi onnistuu. Tiedelehti Naturen Nanotekniikkaerikoisessa julkaistiin juuri artikkeli, missä kerrotaan australialaisten, eteläkorealaisen ja yhdysvaltalaisen tutkijoiden kehittämästä menetelmästä, missä tunnelointimikroskoopin ja litografian avulla on saatu fosforiatomi toimimaan piikieron pinnalla transistorina.
Siis periaatteessa yksi fosforiatomi on etsattu piipintaan erittäin tarkasti, siinä on transistorin ominaisuudet johtaa ja olla johtamatta virtaa tarpeen mukaan, ja siihen on saatu liitettyä metalliset johtimet sähkövirtaa varten. Kyseessä on mullistava uutinen ja nyt märät päiväunet supertehokkaista "perinteisistä" prosessoreista voivat muuttua todeksi.
Useat tutkijat olivat jo antamassa periksi ja olettivat, että ainoa käytännöllinen tapa päästä eteenpäin on siirtyä optisiin tietokoneisiin, mutta ne vaativat vielä paljon kehitystyötä. Atomitransistori on hyvä välivaihe, kun odotellaan valon käyttämistä tietokoneissa – mikä varmasti tulee toteutumaan aikanaan.
Keksinnössä on tosin vielä yksi pieni hankaluus: transistori täytyy olla jäähdytettynä noin -200°C:n lämpötilaan, sillä lämpöliike sysäisi sen pian pois paikaltaan. Ihan heti siis kotitietokoneisiin ei varmastikaan saada atomitransistoriprosessoreita…
