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碳纳米管芯片问世,将来或代替硅芯片
文章泉源:参考音讯  点击数:8257  更新工夫:2019-09-05
 

外媒称,“硅谷”大概很快就会名不虚传[míng bú xū chuán],用碳纳米管而不是硅制成的芯片标记着一个盘算机技能的里程碑。

据英国迷信新闻网站8月29日报道,在一种新型微处置器中,晶体管——配合实行运算的巨大电子开关——是用碳纳米管而不是硅制造的。经过设计出可以克制纳米级缺陷——常常减弱单个碳纳米管晶体管的功效——的技能,研讨职员制造了首个使用数千个碳纳米管晶体管来运转步伐的盘算机芯片。

8月29日出书的英国《天然》周刊形貌了这种芯片样品,其速率和尺寸还赶不上商用硅芯片。但碳纳米管盘算机芯片终极大概带来新一代更快、更节能的电子产品。

未到场该研讨的美国伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校的质料迷信家曹庆说,这是“这项技能开展中的一个十分紧张的里程碑”。

每个晶体管的中心是传统上由硅制成的半导体元件,这种元件既可作为电导体,也可作为绝缘体。晶体管的“开启”和“封闭”形态,便是否有电流流过半导体,在盘算机数据上表达为1和0。麻省理工学院的电子工程师马克斯·舒莱克说,经过制造更精良的硅晶体管,“j9九游会已往在盘算方面每年都能取得指数级增加”。但他说:“现在功能的增加开端趋于安稳。”硅晶体管不行能比如今体积更小和更高效了。

由于碳纳米管简直只要原子那么厚,并且可以很好地传输电流,它们能制造出比硅更好的半导体。舒莱克说,大要上,碳纳米管处置器的运转速率能比硅处置器快两倍,而功耗只要硅处置器的三分之一左右。但迄今碳纳米管被证明太难摆弄,无法构建庞大的盘算体系。

一个题目是,当把一个碳纳米管网络放到盘算机芯片上时,碳纳米管每每收集成块,让晶体管无法事情。舒莱克说,这“就像试图用砖制作一处天井,而天井两头有一块大石头”。他的团队办理了这个题目,他们把纳米管铺在芯片上,然后使用振动把多余的成捆纳米管悄悄地从纳米管层抖落。

研讨小组面对的另一个题目是,每一批具有半导体性子的碳纳米管都含有约0.01%的金属型碳纳米管。由于金属型碳纳米管无法在导电和绝缘之间正常翻转,这些碳纳米管大概把晶体管的读数弄乱。

为寻觅变通措施,舒莱克及其同事剖析了金属型碳纳米管对差别晶体管设置装备摆设的影响水平。研讨职员发明,有缺陷的纳米管对某些晶体管设置装备摆设的功效影响更大——就像一个缺失的字母会让某些单词难以识别,但可以让另一些单词根本可读。因而,舒莱克及其同事经心设计了微处置器的电路,以制止最容易被金属型纳米管妨碍弄混的晶体管设置装备摆设。

美国威斯康星大学麦迪逊分校的质料迷信家迈克尔·阿诺德说:“这篇论文给我留下了深入印象的一大特点是,电路设计精良。”

由逾1.4万个碳纳米管晶体管构成的微处置器实行了一个复杂的步伐,即编写音讯“你好,天下!”

新制造的碳纳米管微处置器尚未预备好代替硅芯片以成为古代电子技能的支柱。碳纳米管晶体管的直径约莫为1微米,而现在硅晶体管的直径仅为几十纳米。这个样品中的每个碳纳米管晶体管每秒能开关约莫100万次,而硅晶体管每秒能开关数十亿次。这使得这些碳纳米管晶体管与上世纪80年月消费的硅晶体管差未几。

阿诺德说,减少碳纳米管晶体管的尺寸将有助于电流在较小的阻力下经过晶体管,从而使晶体管可以更快地开关。将纳米管平行分列,而不是利用随机定向网格,也可以增长经过晶体管的电流,从而进步处置速率。