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Consumi energetici: potrebbero essere i
transistori TFET la soluzione?
By cntrone
Created 09/11/2010 - 08:50
L'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ed IBM hanno annunciato un'importante
ricerca per migliorare l'efficienza energetica dei dispositivi elettronici di uso quotidiano. Il
problema dei consumi è più che mai attuale e non bisogna sottovalutarlo. L'IEA (International
Energy Agency) ha stimato che il 15% dell'energia è consumata dall'elettronica consumer e questo
dato è destinato a raddoppiarsi nel 2022 e triplicarsi nel 2030. É fondamentale dunque concentrare
gli sforzi nel ridurre i consumi ed una possibile soluzione consisterebbe nell'utilizzare transistori
TFET (Tunnel field effect transistor).
Cosa sono i transistori TFET
I transistori TFET sono chiaramente transistori ad effetto di campo con particolari caratteristiche che
permettono loro di ottenere tempi di commutazione e consumo di potenza ridotti. Il principio su cui si
basano è per l'appunto l'effetto tunnel. Questo fenomeno fisico si presenta all'interfaccia di una giunzione
(ad esempio per i GNR TFET la giunzione è semiconduttore-grafene) e permette il passaggio di elettroni
con una certa percentuale attraverso un'alta barriera di potenziale, anche se questo potrebbe sembrare
fisicamente impossibile. La percentuale degli elettroni che attraversano la barriera dipende dall'altezza
della barriera ma soprattutto dalla sua larghezza. Sfruttando questo fenomeno si ottengono dispositivi con
caratteristiche che permettono la transizione dalla saturazione all'interdizione con pochi volt; in particolare
in alcuni dispositivi è sufficiente una tensione al gate di 0,1V per passare da una corrente in interdizione di
26pA a una corrente in saturazione di 800?A ben sette ordini di grandezza più grande (i risultati fanno
riferimento ad un GNR TFET ma rendono l'idea).
Gli obbiettivi della ricerca
I ricercatori hanno come obbiettivo quello di ridurre al minimo i consumi attraverso la realizzazione di TFET
che utilizzino canali in nanotubi ('semiconducting nanowires') ovvero strutture cilindriche con diametri di
dimensioni nanometriche. Si cercherà di produrre i cosidetti transistor 'steep slope', transistori in cui la
caratteristica permetta la transizione dallo stato di OFF ad ON attraverso una piccola tensione al gate.
Nell'ambito dei consumi si cercherà di ottenere circutii integrati con tensioni di funzionamento al di sotto di
0,5V. Altro importante obbiettivo è quello di ridurre le correnti sottosoglia al minimo in modo che non venga
dissipata energia anche quando il transistor e nello stato di OFF. A questo proposito riporto un frase dell
Prof. M. Adrian Ionescu, Nanolab, Ecole Polytechnique Fédérale di Lausanne, che coordina il progetto: "Il
nostro obiettivo è condividere questa ricerca per consentire ai produttori di realizzare un computer che
utilizzi una quantità di energia trascurabile quando è in modalità sleep, quello che noi chiamiamoPC il
zerowatt".

2. Conclusioni
Questo progetto sicuramente porterà ad un passo avanti nel risparmio energetico soprattutto nell'elettronica
consumer, sempre più indispensabile nella vita di tutti i giorni. Ci troviamo in un periodo storico in cui le
fonti energetiche scarseggiano ed è fondamentale trovare soluzioni che permettano di consumare meno e
migliorare l'efficienza. Infine è importante notare come sia sempre la nanotecnologia a fare da padrona
nelle nuove tecnologie permettendoci di costruire dispositivi sempre più piccoli ed efficienti.
Tecnologia effetto tunnel riduzione dei consumi TFET
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