Post-silicon时代的黎明,碳纳米管晶体管制造的芯片工厂

碳纳米管(问)晶体管已经在商业生产硅芯片由美国研究人员设施,可能第一次post-silicon晶体管用于计算机处理器已经以这种方式。¹这是问晶体管的一个里程碑,因为它表明他们是兼容目前的制造工艺。

晶体管是数字逻辑的基础:一个开关,要么允许通过电流或块。在计算机处理器晶体管连接顺序执行条件的操作运行程序的长链。处理器的性能密切相关,单位面积上的晶体管,并于1965年戈登·摩尔电子巨头英特尔的创始人之一,预计这将每一到两年翻一番。“摩尔定律”一直持续到今天——2019年,AMD公布了一个包含400亿个晶体管处理器。增加到目前为止来自改善工程,如新型的光刻。然而,大多数研究人员认为这种改善不足以维持摩尔定律超出约2025。有一个有限大小的硅晶体管的物理行为正确,“博士生作者解释道明迪主教麻省理工学院的技术。

逻辑和计算它们代表的理想晶体管

马克斯Shulaker,麻省理工学院

研究人员探索多个替代技术,如石墨烯,量子点和微处理器有机晶体管。然而,一些已经远远超出了学术实验室。一种可能性是问晶体管,它取代了硅通道与一个由碳纳米管——实际上紧密石墨烯滚。平面石墨烯闻名的导电性,但是,它没有带隙,本质上是不可以关掉这个电导率。

然而,当石墨烯卷成一个问,一个带隙打开,允许graphene-like电导开关。“20年前,碳纳米管被认为是最令人兴奋的事情,”资深作者解释道马克斯Shulaker主教的主管。十年左右的时间,许多公司正在他们,不能让他们工作。那么所有这些其他材料来了,人们有分心,但从碳纳米管被首次发现以来一直很清楚,逻辑与计算他们代表了理想晶体管。

科技孵化器

新的研究使用孵化——一个简单的解决方案过程广泛用于制造其他类型的晶体管,但从未认真对待问晶体管的结果不太一样好最好的可行的其他技术。然而,这些更微妙的方法在工业中是可行的。很长一段时间,人们——包括我们的实验室——在想我们需要对齐,我们都需要碳纳米管超级紧密和特定的之间的距离,“主教解释道。的一个重大突破是意识到,今天我们能做什么可以使很多进步。“主教和他的同事然后优化沉积碳纳米管的孵化过程。简单的技术创新,如干燥循环硅片的定期删除和干贴附碳纳米管表面,减少了生产时间从48小时到150秒。然后研究人员展示了纳米晶体管生产独立两个商业芯片代工厂。

问晶体管不如最好的硅晶体管,但研究人员认为,进一步发展后,问晶体管将最终证明优于硅同行。的研究文献中,如果你犯同样的2 d芯片并排但与问晶体管取代传统的晶体管,好处是天文,”主教说。不过是一回事知道这些好处可能存在一天,还有所有的工作,让它发生。“在此之前,研究人员认为可伸缩应使他们扩大生产问晶体管电路他们以前结合问与传统的硅晶体管。²

的规模很难在第三维度使用现有的硅晶体管,因为他们接管1000˚C,所以你毁灭了底层,“Shulaker解释道。但团队发展的过程几乎是在室温下,所以我们可以构建层直接问晶体管现有CMOS芯片之上,”他补充道。'我们不需要打硅从第一天:我们可以补充它。”

”这是一个很好的蓝图的人使用纳米材料如何采取这些技术从实验室的一个一个真实的情况,”电气工程师说Eric流行加利福尼亚州的斯坦福大学,他并没有参与这项研究。然而,他警告说,长期稳定性和可靠性的设备仍需调查。至关重要的一步,他说,是“建立一个3 d - base电路具有优于2 d电路在工业规模:否则成本——会上升——不会是值得的。