Ученые из Калифорнийского университета в Беркли, изобрели способ уменьшения минимального напряжения, которое нужно для сохранения заряда в конденсаторе.

Такое достижение способно существенно снизить энергопотребление современной техники.

Чем выше вычислительная мощь компьютера, тем сильнее он греется. На данном этапе, технология достигла своего предела, когда нужны очень мощные системы охлаждения. Вся проблема состоит в том, что питание современных микросхем с транзисторами, которые входят, например, в кондиционеры Panasonic или в какую-либо другую электронику, остается на уровне около 1 вольта уже на протяжении множества лет.

Это непосредственно связано с физическими принципами устройства транзисторов. Рост процессорной производительности шел по пути увеличения количества транзисторов и уменьшения их размеров.
Сегодняшние процессоры могут вмещать в себе миллиарды транзисторов, но уменьшение их размеров не привело к общему снижению энергопотребления процессора. При комнатной температуре, для прохождения тока через транзистор, необходимо не меньше 60 милливольт, но для его работы нужно около 1 вольта для создания нужной разницы напряжения между включением и выключением. Из-за этого, с 2005 года, тактовая частота работы процессоров не сильно возросла, а задачи над охлаждением и уменьшением размеров процессоров становятся все сложнее.

Экспериментальное устройство, изготовленное из сегнетоэлектрических материалов, способно увеличивать заряд в шаре титана стронция при постоянном напряжении. На основе данной технологии стало возможным создание энергоэффективных транзисторов. Решение состоит в добавлении к современным транзисторам сегнетоэлектриков, которые будут генерировать больший заряд, при меньшем напряжении. Сегнетоэлектрики имеют уникальное свойство: они могут содержать в себе протоны и электроны даже без подключения к ним электричества.

Инженеры Калифорнийского университета продемонстрировали конденсатор из сегнетоэлектрика в паре с диэлектриком. Такое явление называется негативной емкостью и способно помочь преодолеть существующую проблему энергоэффективности транзисторов и создавать маломощные транзисторы без ущерба для вычислительной скорости. В своем транзисторе, инженеры применили пары сегнетоэлектрических материалов: цирконата-титана свинца с диэлектриком титана стронция. После различных экспериментов было установлено, что сегнетоэлектрическое устройство демонстрирует ту же мощность, но при меньшем напряжении. Такой эффект наблюдается даже при температуре в 200 градусов по Цельсию, при том что для современных процессоров, допустимая рабочая температура не превышает 85 градусов.

В это время ученые заняты экспериментами по созданию сегнетоэлектрических транзисторов, способных генерировать единицы и нули двоичного кода компьютера. Если удастся этого достигнуть, то индустрию компьютерной техники ждет настоящая революция, связанная с появлением новых мощных процессоров с низким энергопотреблением.