摩尔定律的再次胜利:1nm晶体管问世
到半导体,不少人首先会想到英特尔、台积电等知名CPU制造厂商,然而即使是这样的科技巨鳄,在制程上也不敢太冒进,因为越是往前深入,风险也就越大。 不过目前据外媒报道,半导体晶体管技术有望实现大的突破。劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限,将现有最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm。
2016-10-08 09:57:28
来源:钉科技  
作者:于树林

【钉科技讯】说到半导体,不少人首先会想到英特尔、台积电等知名CPU制造厂商,然而即使是这样的科技巨鳄,在制程上也不敢太冒进,因为越是往前深入,风险也就越大。

不过目前据外媒报道,半导体晶体管技术有望实现大的突破。劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限,将现有最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm。

多年以来,技术的发展都在遵循摩尔定律,即当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。眼下,我们使用的主流芯片制程为14nm,而明年,整个业界就将开始向10nm制程发展。

不过放眼未来,摩尔定律开始有些失灵了,因为从芯片的制造来看,7nm就是物理极限。一旦晶体管大小低于这一数字,它们在物理形态上就会非常集中,以至于产生量子隧穿效应,为芯片制造带来巨大挑战。因此,业界普遍认为,想解决这一问题就必须突破现有的逻辑门电路设计,让电子能持续在各个逻辑门之间穿梭。

劳伦斯伯克利国家实验室利用碳纳米管和一种称为二硫化钼的化合物开发出了全球最小的晶体管。选定二硫化钼作为半导体材料后,接下来就需要来建造栅极。但制造1纳米的结构并不是一件容易的事,传统的光刻技术并不适用于这样小的规模。最终,研究人员转向了碳纳米管,直径仅为1纳米的空心圆柱管,采用碳纳米管栅极的二硫化钼晶体管能够有效控制电子流动。晶体管由三个终端组成:源极、漏极和栅极。电流从源极流到漏极,由栅极来控制,后者会根据所施加的电压打开和关闭。

眼下,这一研究还停留在初级阶段,毕竟在14nm的制程下,一个模具上就有超过10亿个晶体管,而要将晶体管缩小到1nm,大规模量产的困难有些过于巨大。

不过,这一研究依然具有非常重要的指导意义,新材料的发现未来将大大提升电脑的计算能力。


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