對于晶體管來說,尺寸是極其關鍵的參數。你不可能將數十億個硅制晶體管塞進一個處理器,除非你能將其變得更小。可是將晶體管做的越小,它們之間的電阻就會變得越高,這意味著電流將不能自由通過它們??偠灾?,基于該種尺寸而搭建的晶體管和芯片將無法再勝任其工作。現在,我們有了超小型納米碳制晶體管,它正是為了解決尺寸問題而生。
在一篇在周四發表于《科學》期刊上的論文中,IBM(國際商業機器公司)的科學家聲明說,他們已經找到一種方法來減少納米碳管(這項技術的關鍵部件,同樣也是沖擊電阻限制最大的元件之一)的接觸長度,下降到 9 納米卻完全不會增加電阻。換個視角來比較一下的話,傳統工藝、如硅基 14 納米節點技術(類似于因特爾的 14 納米技術)的接觸長度,目前任然處于 25 納米的階段。
IBM 邏輯與通信的物理材料研究部門的高級經理,韋弗瑞德漢熙這樣解釋:「對于硅的空間結構來說,如果接觸長度很長,那么電阻將會很低。反之如果接觸長度很短,電阻將會急劇上升而且變得非常之大。如此一來就很難讓電流從該設備中通過?!?/p>
由于其得天獨厚的性能,納米碳管可以做得只有人類頭發的萬分之一細,這成為了摩爾定律得以繼續成立的保證,簡而言之,摩爾定律就是說集成電路中的晶體管數量每兩年就翻一番。然而,根據漢熙所述,這項技術目前面臨著很大的阻礙,以至于還難以發展為商業化的集成電路。
首先,晶體管的制造并不簡單。漢熙說,當前所需材料的產量任然遠低于他們的需求。他們還需研究如何將納米管以10nm或以內的間隔放置到芯片上。不止如此,他們也正為如何能將納米碳管裝置裁剪成更有競爭力的尺寸而頭疼。
事實上,在芯片的可擴展性上有兩個尺寸問題亟待解決:晶體管柵極和接觸長度。IBM 在兩年前就已經解決了晶體管柵極的問題。「可擴展性中的接觸問題是可擴展性研究中的最后一個挑戰了?!節h熙說道?,F在,依舊是 IBM 的科學家們,宣布他們已經解決了這最后的難題。在他們的實驗中,IBM 的科學家成功地將接觸長度縮短為 9nm,同時完全不增加其間的電阻。
這個研究成果使得基于納米碳管的集成電路的研究更進一步。不難想象,該種芯片能以目前晶體管相同的速度運行,并且明顯更加節能。
漢熙說,如果以最大功率運行,這樣的納米碳管將比現有晶體管快得多。這不但確保了計算機將會變得更好更快。而且能使你最信賴的伙伴—智能手機擁有更長的電池壽命與續航時間。
這是一個工程學上的突破,雖然它曾差點永遠都不會成功。在研究可擴展性問題上數年后,漢熙的研究團隊帶著成功將接觸距離縮小為 20nm 這一研究成果來拜訪他。
漢熙回憶到他們說「嘿!我們取得了巨大成果,我們得馬上發表它?!箍墒菨h熙的回復卻給團隊潑了盆冷水。「少得意了,你們什么成果也沒有」
漢熙 讓研究員回到實驗室,并告訴他們如果不能將距離縮小至 10nm 以下就別回來找他。漢熙回憶道:「不能寫論文發表成果讓他們失望極了?!?/p>
然后,幾個月前,研究團隊帶著全新的研究成果回來了,他們說:「我們將它降到 9nm 了,而且我們能將此結果再次呈現?!?/p>
這樣的成果令漢熙振奮不已。「拋棄早期的蠅頭小利確實給我們帶來了更為有價值的成果」漢熙這樣說道。這不僅給予了摩爾定律以新生,而且給全世界的電子產品帶來激動人心的全新未來。