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Ricerca e sviluppo
Steeper: in Europa si creeranno i dispositivi elettronici del futuro
Il progetto di ricerca dell'Unione europea punta ad aumentare di 10 volte l'efficienza dei device e ad eliminare il consumo di energia di quelli in standby. Coordinato dal Politecnico di Losanna, vi partecipano le Università di Bologna, Pisa, Udine e Ibm.
27 Ottobre 2010
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L'Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna e Ibm hanno annunciato un'iniziativa di ricerca che vuole far fronte alla crescita del consumo di energia dei dispositivi elettronici come telefoni cellulari, computer portatili, televisori.
Il progetto, denominato Steeper, si propone di aumentare di 10 volte l'efficienza energetica di questi dispositivi quando sono in modalità attiva e di eliminare virtualmente il loro consumo di energia quando sono in modalità passiva o di standby.
Coordinato dal Politecnico vodese, il progetto Steeper, partito a giugno del 2010 per una durata di 36 mesi, riunisce più organizzazioni, come il centro di Ricerca di Zurigo di Ibm, Infineon e Global Foundries, grandi istituti di ricerca quali Cea-Leti e Forschungszentrum Jülich, partner accademici quali l'Università di Bologna, l'Università di Dortmund, l'Università di Udine e l'Università di Pisa e ha il supporto manageriale di Sciprom.
I ricercatori che collaborano al progetto si dedicheranno ai transistor ad effetto di campo (Tfet) e ai semiconducting nanowires, per ottenere un utilizzo più efficiente dell'energia nell'elettronica.
Nel progetto Steeper, non solo gli scienziati contano di limitare le perdite utilizzando un metodo nuovo per chiudere la valvola o il gate del transistor più efficacemente, ma anche di poter aprire e chiudere il gate in modo da ottenere la corrente massima con un numero minore di rotazioni, cioè ottenere la massima efficienza con una tensione minore.
Secondo l'International Energy Agency i dispositivi elettronici attualmente rappresentano il 15% del consumo domestico di elettricità e l'energia consumata dalle tecnologie dell'informazione e della comunicazione, così come dall'elettronica di consumo, raddoppierà entro il 2022 e triplicherà entro il 2030, fino a raggiungere i 1.700 terawatt/ora.
Particolarmente dispendiosa, poi, è la quantità di consumo in standby. Nell'Unione europea si stima che il consumo in standby rappresenti già circa il 10% del consumo di elettri-cità nelle abitazioni e negli uffici degli Stati membri. Entro il 2020 si prevede che il consu-mo di elettricità in modalità standby/off salirà a 49 terawatt/ora all'anno. Con il sostegno del 7° Programma Quadro (7th Framework Program - FP7) della Commissione Europea, gli scienziati del progetto Steeper esploreranno nuovi building block su nanoscala per microprocessori per computer, con l'obiettivo di ridurre la tensione di funzionamento a meno di 0,5 Volt, riducendo in questo modo il loro consumo energetico di un ordine di grandezza.
Lo sviluppo di dispositivi innovativi, come i transistor steep slope, da cui prende il nome il progetto, è in grado di garantire una transizione molto più brusca tra gli stati di acceso e spento, se li si confronta con l'attuale limite di 60mV/decade dei transistor ad effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore (Mosfet) a temperatura ambiente.
Questo consente contemporaneamente di ridurre la perdita di subsoglia e di abbassare la tensione di funzionamento.
Lo sviluppo di transistor con steep slope di subsoglia ad elevata efficienza energetica, in grado di funzionare in ambito operativo a tensioni inferiori a 0.5V, costituirà un fattore critico nel successo del progetto. Per raggiungere questo obiettivo, gli scienziati studieranno lo sviluppo dei cosiddetti Tfet basati su silicio (Si), silicio-germanio (SiGe) e semiconducting nanowires III-V.
Questi ultimi sono strutture cilindriche che misurano solo pochi nanometri (nm) di diametro e che permettono un controllo elettrostatico ottimale del canale dei transistor.
In un Tfet, viene sfruttato il tunneling band-to-band della meccanica quantistica per far commutare il dispositivo e quindi raggiungere caratteristiche turn-on più ripide rispetto ai Mosfet convenzionali.
Il progetto Steeper valuterà i limiti fisici e pratici dell'aumento delle prestazioni dei Tfet con nanocavi III-V, e i vantaggi che ne possono derivare per i futuri circuiti digitali ad elevata efficienza energetica.
Il progetto, denominato Steeper, si propone di aumentare di 10 volte l'efficienza energetica di questi dispositivi quando sono in modalità attiva e di eliminare virtualmente il loro consumo di energia quando sono in modalità passiva o di standby.
Coordinato dal Politecnico vodese, il progetto Steeper, partito a giugno del 2010 per una durata di 36 mesi, riunisce più organizzazioni, come il centro di Ricerca di Zurigo di Ibm, Infineon e Global Foundries, grandi istituti di ricerca quali Cea-Leti e Forschungszentrum Jülich, partner accademici quali l'Università di Bologna, l'Università di Dortmund, l'Università di Udine e l'Università di Pisa e ha il supporto manageriale di Sciprom.
I ricercatori che collaborano al progetto si dedicheranno ai transistor ad effetto di campo (Tfet) e ai semiconducting nanowires, per ottenere un utilizzo più efficiente dell'energia nell'elettronica.
Nel progetto Steeper, non solo gli scienziati contano di limitare le perdite utilizzando un metodo nuovo per chiudere la valvola o il gate del transistor più efficacemente, ma anche di poter aprire e chiudere il gate in modo da ottenere la corrente massima con un numero minore di rotazioni, cioè ottenere la massima efficienza con una tensione minore.
Secondo l'International Energy Agency i dispositivi elettronici attualmente rappresentano il 15% del consumo domestico di elettricità e l'energia consumata dalle tecnologie dell'informazione e della comunicazione, così come dall'elettronica di consumo, raddoppierà entro il 2022 e triplicherà entro il 2030, fino a raggiungere i 1.700 terawatt/ora.
Particolarmente dispendiosa, poi, è la quantità di consumo in standby. Nell'Unione europea si stima che il consumo in standby rappresenti già circa il 10% del consumo di elettri-cità nelle abitazioni e negli uffici degli Stati membri. Entro il 2020 si prevede che il consu-mo di elettricità in modalità standby/off salirà a 49 terawatt/ora all'anno. Con il sostegno del 7° Programma Quadro (7th Framework Program - FP7) della Commissione Europea, gli scienziati del progetto Steeper esploreranno nuovi building block su nanoscala per microprocessori per computer, con l'obiettivo di ridurre la tensione di funzionamento a meno di 0,5 Volt, riducendo in questo modo il loro consumo energetico di un ordine di grandezza.
Lo sviluppo di dispositivi innovativi, come i transistor steep slope, da cui prende il nome il progetto, è in grado di garantire una transizione molto più brusca tra gli stati di acceso e spento, se li si confronta con l'attuale limite di 60mV/decade dei transistor ad effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore (Mosfet) a temperatura ambiente.
Questo consente contemporaneamente di ridurre la perdita di subsoglia e di abbassare la tensione di funzionamento.
Lo sviluppo di transistor con steep slope di subsoglia ad elevata efficienza energetica, in grado di funzionare in ambito operativo a tensioni inferiori a 0.5V, costituirà un fattore critico nel successo del progetto. Per raggiungere questo obiettivo, gli scienziati studieranno lo sviluppo dei cosiddetti Tfet basati su silicio (Si), silicio-germanio (SiGe) e semiconducting nanowires III-V.
Questi ultimi sono strutture cilindriche che misurano solo pochi nanometri (nm) di diametro e che permettono un controllo elettrostatico ottimale del canale dei transistor.
In un Tfet, viene sfruttato il tunneling band-to-band della meccanica quantistica per far commutare il dispositivo e quindi raggiungere caratteristiche turn-on più ripide rispetto ai Mosfet convenzionali.
Il progetto Steeper valuterà i limiti fisici e pratici dell'aumento delle prestazioni dei Tfet con nanocavi III-V, e i vantaggi che ne possono derivare per i futuri circuiti digitali ad elevata efficienza energetica.
Rss