Transformation: nanotechnology—challenges in transistor design and future technologies

Abstract

Der Transistor ist eine der wichtigsten Erfindungen der modernen Gesellschaft, die den Weg für innovative und im Alltag allgegenwärtige Technologien geebnet hat. Aufgrund ihrer wirtschaftlichen Bedeutung und des Drucks, die Produktionskosten niedrig zu halten und gleichzeitig die Effizienz zu steigern, wurden die Dimensionen der Transistoren in den letzten Jahrzehnten skaliert und haben kürzlich den 14-nm-Bereich erreicht. Diese Skalierung der Abmessungen hat inzwischen mehrere physikalische Grenzen erreicht, wobei Design und Herstellung von Transistoren mehrfach vor Herausforderungen standen. Obwohl einige dieser Herausforderungen durch den Einsatz neuer Materialien und clever gestalteter Geometrien überwunden wurden, muss weiter in die Forschung investiert werden, um mittels Nanotechnologie neue Möglichkeiten zu erschließen. In dieser Arbeit fassen die Autoren die jüngsten Entwicklungen in der Transistortechnologie zusammen und geben einen kurzen Überblick über mögliche Technologien der Zukunft.

The transistor is one of the key inventions of modern society which have paved the way for innovative technologies being so ubiquitous in everyday life. Due to their economic importance and the pressure to keep production costs low while simultaneously increasing efficiency, transistors have been scaled to the deca-nanometer regime during the last decades. This excessive downscaling of device dimensions has now reached several physical limits, whereby transistor design and fabrication have been challenged numerous times. Although some of these challenges have been overcome by the use of new materials and cleverly designed device geometries, a lot of additional effort must be put into the research of innovative nanotechnologies in order to open up for new opportunities. In this work, we summarize recent developments in transistor technology and give a short overview of possible future technologies.