奈米碳管:半導(dǎo)體持續(xù)摩爾定律步伐前進(jìn)動(dòng)力?
在10月28日美國(guó)出版的「自然-奈米技術(shù)」期刊中指出,奈米碳管,將替代數(shù)十億晶片中矽所占有的地位,包含使用量及大的微處理器與記憶晶片。
IBM科學(xué)家在紐約的TJWatson研究中心,已經(jīng)能陣列奈米碳管在矽晶片表面,并組成達(dá)10,000個(gè)混合式晶體管。
也許超乎所有人的預(yù)期,矽晶片在速度和容量在過(guò)去的五十年中不斷提高。然而近年來(lái)有越來(lái)越多的不確定性懷疑相關(guān)技術(shù)是否會(huì)繼續(xù)進(jìn)步。半導(dǎo)體廠已經(jīng)以常規(guī)一倍的晶體管數(shù)量,蝕刻的矽晶片的表面上,Switches接近到可測(cè)量的尺寸只有幾個(gè)原子的寬度。
為人所熟知的摩爾定律,其人GordonMoore在1965年指出,晶片的發(fā)展在單一晶粒中,每?jī)赡昃w管的數(shù)量將倍增。為了保持這個(gè)速度,半導(dǎo)體工程師們必須不斷改進(jìn)一系列相關(guān)的生產(chǎn)系統(tǒng)和材料,像是小人國(guó)的國(guó)度中在繼續(xù)執(zhí)行。
但I(xiàn)BM研究室小瓶的液體中,已懸浮著奈米碳管在等待著未來(lái)了。
IBM的科學(xué)家說(shuō)進(jìn)步是顯著的,因?yàn)榫圃鞓I(yè)還沒(méi)有找到一種方法,超越未來(lái)兩、三代以矽為基礎(chǔ)的發(fā)展。在史丹福大學(xué)專門從事奈米碳管材料研究的SubhasishMitra教授說(shuō):「這是了不起的成就?!剐碌木牧鲜请p重功效的,他表示:「奈米碳管可制造出更小的晶體管,同時(shí)也有可能增加開(kāi)和關(guān)的速度?!?/p>
近年來(lái),半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)雖然能持續(xù)以摩爾定律繼續(xù)的在晶片上晶體管數(shù)量增加一倍,但執(zhí)行速度已經(jīng)陷入停滯。所以電腦業(yè)與半導(dǎo)體廠開(kāi)始改變CPU的設(shè)計(jì),開(kāi)始內(nèi)建更多并行運(yùn)算核心,也就是為何CPU出現(xiàn)2或4核心的設(shè)計(jì),這就是打破速度限制,以多工方式解決時(shí)效問(wèn)題。
IBM的科學(xué)家相信,一旦奈米碳管的技術(shù)能完美加入制程后,這將有可能大幅提高晶片的演算與存取速度,同時(shí)繼續(xù)大幅增加晶體管的數(shù)量,雖然可能十年后才能實(shí)現(xiàn)。
今年,IBM研究人員發(fā)表了另一篇奈米碳管可能加強(qiáng)運(yùn)算速度的文章。在IBM紐約研究中心擔(dān)任物理科學(xué)指導(dǎo)的SupratikGuha指出:「奈米碳管的表現(xiàn)優(yōu)于其他材料制成的開(kāi)關(guān),我們看到5項(xiàng)以上比傳統(tǒng)的矽晶更優(yōu)異的特性。」其實(shí)這也是半導(dǎo)體業(yè)界冀望奈米碳管能讓半導(dǎo)體持續(xù)以摩爾定律的步伐前進(jìn)。
雖然奈米碳管技術(shù)看似前途無(wú)量,但在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)展的半導(dǎo)體制作材料仍多,十年后何者勝出,變數(shù)仍大。