摩爾定律的再次勝利:1nm晶體管問世
2016-10-08 09:57:28
來源:釘科技??
作者:于樹林
【釘科技訊】說到半導體,不少人首先會想到英特爾、臺積電等知名CPU制造廠商,然而即使是這樣的科技巨鱷,在制程上也不敢太冒進,因為越是往前深入,風險也就越大。
不過目前據(jù)外媒報道,半導體晶體管技術有望實現(xiàn)大的突破。勞倫斯伯克利國家實驗室的一個團隊打破了物理極限,將現(xiàn)有最精尖的晶體管制程從14nm縮減到了1nm。
多年以來,技術的發(fā)展都在遵循摩爾定律,即當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18-24個月翻一倍以上。眼下,我們使用的主流芯片制程為14nm,而明年,整個業(yè)界就將開始向10nm制程發(fā)展。
不過放眼未來,摩爾定律開始有些失靈了,因為從芯片的制造來看,7nm就是物理極限。一旦晶體管大小低于這一數(shù)字,它們在物理形態(tài)上就會非常集中,以至于產(chǎn)生量子隧穿效應,為芯片制造帶來巨大挑戰(zhàn)。因此,業(yè)界普遍認為,想解決這一問題就必須突破現(xiàn)有的邏輯門電路設計,讓電子能持續(xù)在各個邏輯門之間穿梭。
勞倫斯伯克利國家實驗室利用碳納米管和一種稱為二硫化鉬的化合物開發(fā)出了全球最小的晶體管。選定二硫化鉬作為半導體材料后,接下來就需要來建造柵極。但制造1納米的結構并不是一件容易的事,傳統(tǒng)的光刻技術并不適用于這樣小的規(guī)模。最終,研究人員轉向了碳納米管,直徑僅為1納米的空心圓柱管,采用碳納米管柵極的二硫化鉬晶體管能夠有效控制電子流動。晶體管由三個終端組成:源極、漏極和柵極。電流從源極流到漏極,由柵極來控制,后者會根據(jù)所施加的電壓打開和關閉。眼下,這一研究還停留在初級階段,畢竟在14nm的制程下,一個模具上就有超過10億個晶體管,而要將晶體管縮小到1nm,大規(guī)模量產(chǎn)的困難有些過于巨大。
不過,這一研究依然具有非常重要的指導意義,新材料的發(fā)現(xiàn)未來將大大提升電腦的計算能力。
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