纳米管电路可以提高芯片速度

 作者:贲白紊     |      日期:2017-12-01 09:29:34
作者:Stu Hutson单分子逻辑电路已经证明,使用碳纳米管代替硅通道有朝一日可以将集成电路灌输到接近太赫兹的处理范围,而目前的低千兆赫范围 IBM Thomas J. Watson研究中心的研究人员使用类似于传统芯片制造技术的技术,沿碳纳米管(一个非常大的碳分子)创建了场效应晶体管,这些碳纳米管已经沉积在硅晶圆上与缩小的传统硅电路不同,由此产生的逻辑电路几乎不产生电子流阻抗,这意味着电流流动得更快 “这不是让电路更小,而是让它们更快,”电路开发人员之一Joerg Appenzeller说 “纳米管符合我们推进高端加工所需的特性”今天的计算机芯片的组件是通过掺杂具有不同电子特性的金属的硅基板制成的虽然这种技术是集成电路背后的突破性技术,但在越来越小的元件竞争中它变得越来越成问题 1965年创造的摩尔定律预测,随着技术发展的速度,芯片中晶体管的数量和芯片的速度将大约每18个月翻一番问题是当电路收缩时,电阻成比例地增加此外,掺杂的过程 - 向硅中添加杂质以改变其电性能 - 意味着留下的杂质散射电子流,这在较小的尺度上变得更加成问题然而,阻力背后的主要原因是称为等离子体共振的奇怪现象,其中当电子路径与周围晶格结构中的振动耦合时,电子路径受到阻碍但是因为碳纳米管是一个单个分子,电子沿着管子传递,所以即使在微小尺度下,这个问题也可以避免并且电阻最小化此外,较小的硅通路使电子更容易“跳跃”并渗入附近的其他组件但是在纳米管电路中,由于电子会沿着纳米管的分子束传播,因此非常不可能,Appenzeller解释道这些特性将允许制造更小的晶体管,其中电子通过其导线更快地流动,从而实现更快的处理新创建的电路仅在52兆赫兹下工作 - 与现代硅处理器的千兆赫速度相比微不足道,但晶体管速度的优化并不是团队的主要目标 “我们希望展示电路的基本属性,”Appenzeller说,他补充道,在考虑处理速度之前,他们“还有很长的路要走”开发不仅仅是优化晶体管尺寸或设计架构目前的纳米管生产方法还不能生产具有精确形状或一致尺寸的管,这些管甚至可以构建一个芯片,更不用说大规模制造它们了 “如果我们将曼哈顿项目的努力付诸实践,我们可以在五年内完成,”佛罗里达大学的物理学家安德鲁·林兹勒(Andrew Rinzler)说,他是IBM团队的成员 “但实际上,它需要更长的时间”期刊参考:科学(DOI: