ทรานซิสเตอร์ถูกนำมาใช้ใหม่เป็น 'นาฬิกา' ของไมโครชิปที่อยู่จุดอ่อนของห่วงโซ่อุปทาน

Dana Weinstein ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ของมหาวิทยาลัย Purdue กล่าวว่า "คุณจะมีชิปตัวเดียวที่ทำทุกอย่างแทนชิปหลายตัว วิธีการประดิษฐ์ที่หลากหลาย และชุดวัสดุหลายชุดที่ต้องผสานรวมเข้าด้วยกัน ซึ่งมักจะอยู่ต่างประเทศ" ด้วยกระบวนการที่ใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์แบบฟินฟิลด์เอฟเฟกต์มาตรฐานอุตสาหกรรม (FinFETs) "อเมริกามีความจำเป็นที่ต้องพัฒนาขีดความสามารถในการผลิตชิป และความก้าวหน้าในลักษณะนี้ช่วยจัดการกับข้อกังวลหลายประการในห่วงโซ่อุปทาน ความมั่นคงของประเทศ และความปลอดภัยของฮาร์ดแวร์ การย้ายนาฬิกาทั้งหมดไปไว้ในโปรเซสเซอร์ จะช่วยเสริมความแข็งแกร่งของอุปกรณ์ไม่ให้นาฬิกาทำงานผิดพลาด การโจมตี และคุณเปิดใช้ฟังก์ชันการทำงานใหม่ เช่น การพิมพ์ลายนิ้วมือแบบอะคูสติกของชิปแพ็คเกจสำหรับการตรวจจับการงัดแงะ" เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์ทั้งหมด -- อุปกรณ์ที่รองรับไมโครอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ -- FinFET เป็นเกตเปิด/ปิดที่กระตุ้นด้วยแรงดันไฟฟ้า ตามชื่อของมัน FinFET จะส่งกระแสไปตามครีบของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ไหลผ่านเกต ในสถานะปิดหรือปิด ครีบจะไม่นำไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายไปที่ด้านบนของเกตจะสร้างประจุไฟฟ้าในครีบ ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลในสถานะเปิดหรือเปิด แต่ต้องซิงโครไนซ์ทรานซิสเตอร์เพื่อดำเนินการกับไมโครโปรเซสเซอร์ เซ็นเซอร์ และวิทยุที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด อุปกรณ์ที่ทำสิ่งนี้สร้างขึ้นจากเสียง ซึ่งเป็นความถี่เรโซแนนซ์ที่โครงสร้างบางอย่างเปล่งออกมา เท่ากับชามแก้วอาจส่งเสียงโน้ตเฉพาะเมื่อส่งคำสั่ง ping คลื่นที่เกิดซ้ำเป็นประจำของสิ่งที่เรียกว่าอะคูสติกเรโซเนเตอร์นี้ทำหน้าที่เป็นจังหวะที่รวมอยู่ในระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็กที่ใหญ่ขึ้นและใช้เพื่อระบุเวลา เครื่องสะท้อนเสียงระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็กเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันไม่สามารถประดิษฐ์ขึ้นในกระบวนการผลิตชิปมาตรฐานได้ และต้องทำแยกต่างหากและรวมเข้ากับ ไมโครชิป ในภายหลังสำหรับการใช้งาน นวัตกรรมของเวนสไตน์คือการสร้างเครื่องสะท้อนเสียงด้วยวัสดุและเทคนิคการผลิตที่มีอยู่ในชิปเซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์เสริมมาตรฐาน ในบทความล่าสุดของNature Electronicsทีมวิจัยของเธอรายงานการออกแบบที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบัน การใช้กระบวนการเชิงพาณิชย์ที่โรงงาน GlobalFoundries Fab 8 ในนิวยอร์กและอธิบายไว้ในคู่มือการออกแบบเทคโนโลยี GlobalFoundries 14LPP FinFET สมาชิกในทีมได้สร้างชุด FinFET เฉพาะที่สามารถผลิตความถี่ในช่วง 8-12 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งเกินกว่า อัตรานาฬิกาพื้นเมืองทั่วไปของไมโครโปรเซสเซอร์ โซลูชันที่สวยงามนี้นำทรานซิสเตอร์ที่ใช้ประมวลผลข้อมูลมาดัดแปลงเป็นอุปกรณ์จับเวลา Jackson Anderson นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ Purdue สาขาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์และผู้เขียนคนแรกในเอกสาร Nature Electronics กล่าวว่า "ด้วยแนวทางของเรา ชิป fab จะทำงานอุปกรณ์นี้ผ่านกระบวนการเดียวกับที่ใช้สำหรับหน่วยประมวลผลกลางของคอมพิวเตอร์หรือแอปพลิเคชันอื่น ๆ . "เมื่อไมโครโปรเซสเซอร์และส่วนประกอบอื่นๆ เสร็จสิ้น รีโซเนเตอร์ก็เช่นกัน ไม่จำเป็นต้องผ่านการผลิตเพิ่มเติมหรือส่งไปที่อื่นเพื่อรวมเข้ากับชิปไมโครโปรเซสเซอร์แยกต่างหาก" แม้ว่าปกติแล้วสถานะเปิดหรือปิดของทรานซิสเตอร์จะส่งกระแสโดยตรงให้ทำหน้าที่เป็นรหัสไบนารี 0 และ 1 แต่ทรานซิสเตอร์ทั้งหมดยังสามารถใช้เป็นตัวเก็บประจุเพื่อเก็บและปล่อยประจุได้ ทีมงานของเวนสไตน์ทำเช่นนั้นด้วยอาร์เรย์ของทรานซิสเตอร์ "ไดรฟ์" ซึ่งบีบและปล่อยชั้นวัสดุไดอิเล็กตริกบางๆ ระหว่างครีบและเกต "เรากำลังบีบเลเยอร์เหล่านั้นระหว่างเกทกับเซมิคอนดักเตอร์ ดันและดึงบริเวณบางๆ ระหว่างเกทกับครีบ" แจ็คสันกล่าว "เราทำสิ่งนี้สลับกับทรานซิสเตอร์ที่อยู่ติดกัน ตัวหนึ่งบีบอัด ตัวหนึ่งยืดออก สร้างการสั่นสะเทือนในอุปกรณ์ด้านข้าง" ทรานซิสเตอร์ของไดรฟ์มีขนาดเพื่อนำทางและขยายการสั่นสะเทือนให้สร้างขึ้นในตัวเองเป็นความถี่เรโซแนนซ์เฉพาะ สิ่งนี้จะยืดและบีบอัดวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในกลุ่มทรานซิสเตอร์ "ความรู้สึก" ที่อยู่ติดกัน ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงลักษณะของกระแสที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์เหล่านั้น แปลการสั่นสะเทือนเป็นสัญญาณไฟฟ้า "อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูงทุกชิ้นที่คุณใช้ FinFETs" เวนสไตน์กล่าว "การผสานรวมฟังก์ชันเหล่านี้จะช่วยพัฒนาความสามารถด้านไมโครอิเล็กทรอนิกส์ของเราให้เหนือกว่าแค่ไมโครโปรเซสเซอร์ดิจิทัล หากเทคโนโลยีเปลี่ยนแปลง เราก็ปรับตัวได้ แต่เราจะก้าวไปข้างหน้าด้วยระบบไมโครโปรเซสเซอร์แบบบูรณาการ"