How big is Transistor-pordo?

Pordo de transistoro estas la parto de transistoro, kiu ŝaltas kaj malŝaltas ĝin, regante la fluon de elektronoj inter du aliaj partoj, nomataj la fonto kaj la drenilo. En blatoj de la generacio, kiu nomiĝas „5 nanometroj“, ĉiu pordo estas 18–20 nanometrojn longa, mezurite laŭ la vojo de la fonto al la drenilo. Nanometro estas miliardono de metro. Tiu nomo ne estas mezuro de la pordo.

Grando

La longo de pordo estas la interspaco inter la fonto kaj la drenilo de transistoro; la pordo situas super tiu interspaco. Historie pli mallonga pordo signifis pli rapide ŝaltantan transistoron. Blatfabrikistoj ne konsentas pri tio, kiel nomi siajn generaciojn. La Internacia Vojmapo por Aparatoj kaj Sistemoj (IRDS), eldonata de la inĝeniera organizo IEEE, prognozas tipajn dimensiojn por la tuta industrio.

La IRDS listigas la generacion „5 nanometroj“, produktatan ekde 2020, kun pordoj 18 nanometrojn longaj en ĝiaj plej rapidaj cirkvitoj kaj 20 nanometrojn longaj en la plej dense pakitaj. Najbaraj pordoj distas je 48 nanometroj. La transistoroj estas konstruitaj sur maldikaj siliciaj naĝiloj, 7 nanometrojn larĝaj kaj 50 nanometrojn altaj. Neniu el tiuj dimensioj estas tiel malgranda kiel 5 nanometroj.

Postaj generacioj havas pli mallongajn pordojn. La IRDS donas 16–18 nanometrojn por la generacio „3 nanometroj“ de 2022 kaj 14 nanometrojn por la generacio „2 nanometroj“ de 2025. Ĝi atendas, ke la longoj de pordoj ĉesos ŝrumpi ĉe ĉirkaŭ 12 nanometroj.

Komparoj de grando

Pordo 18 nanometrojn longa estas ĉirkaŭ same longa kiel la larĝo de porka cirkoviruso, unu el la plej malgrandaj konataj virusoj laŭ la stato de 2026.
Najbaraj pordoj distas je 48 nanometroj, iom pli ol la larĝo de viruso de hepatito B.
Unu nanometro estas apenaŭ la larĝo de kvin siliciaj atomoj, do pordo 18 nanometrojn longa egalas la larĝon de ĉirkaŭ 90 el ili.
Ĉirkaŭ 4 000 ĝis 5 600 pordoj, vicigitaj laŭlonge unu post alia, atingus la dikecon de homa haro, kiu estas 80 000–100 000 nanometrojn dika.
Se pordoj kaj homa haro pligrandiĝus dek milionojn da fojoj, ĉiu pordo estus 18–20 centimetrojn longa, kaj la haro estus 800–1 000 metrojn dika.

Kial la nomoj de blatoj ĉesis kongrui

Ĝis la mezo de la 1990-aj jaroj la nomo de blata generacio egalis la longon de ĝiaj pordoj. La interspaco de la metalaj dratoj de la blato, mezurita kiel duono de la distanco de unu drato al la apuda, estis ĉirkaŭ la sama nombro. Poste blatfabrikistoj komencis ŝrumpigi pordojn pli rapide ol ĉion alian, tamen konservante la malnovan manieron de nomado.

Transistoroj de la generacio „130 nanometroj“ havis pordojn 70 nanometrojn longajn. Kiam Intel transiris al naĝilformaj transistoroj por sia generacio „22 nanometroj“ en 2011, la pordoj estis 26 nanometrojn longaj.

La generacia nombro „tiam jam havis absolute neniun signifon“, diris Paolo Gargini al IEEE Spectrum en 2020. Gargini gvidis la Internacian Teknologian Vojmapon por Duonkonduktaĵoj, la prognozon, kiu antaŭis la IRDS. La IRDS nun skribas la nomojn de generacioj inter citiloj. Anstataŭe ĝi proponas nomi ĉiun laŭ la interspaco de pordoj kaj la interspaco de dratoj: la generacio „5 nanometroj“ nomiĝus G48M36.

Pordoj en la laboratorio

Esploraj transistoroj estis konstruitaj kun multe pli mallongaj pordoj. En 2016 teamo faris transistoron el molibdena disulfido kun pordo 1 nanometron longa, uzante unusolan karbonan nanotubon kiel la pordon. En 2017 alia teamo konstruis transistorojn el karbonaj nanotuboj, kiuj havis pordojn de 5 nanometroj kaj funkciis pli bone ol siliciaj transistoroj de la sama grando. Esploristoj antaŭdiras, ke ŝrumpantaj siliciaj transistoroj ĉesos funkcii bone sub pordolongo de 5 nanometroj.