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1纳米晶体管诞生 计算技术界实现重大突破
关键字: 一纳米晶体管计算技术突破电脑计算能力10月7日,沉寂已久的计算技术界迎来了一个大新闻。
据凤凰科技10月7日援引外媒报道,美国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(纳米)缩减到了1nm。
中关村在线网站8日消息称,该实验室团队是由一名叫阿里·加维的教授领导的,他们利用纳米碳管和一种称为二硫化钼(MoS2)的化合物开发出了全球最小的晶体管。
晶体管的制程大小一直是计算技术进步的硬指标。晶体管越小,同样体积的芯片上就能集成更多,这样一来处理器的性能和功耗都能会获得巨大进步。
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。
此前,英特尔等芯片巨头表示它们将寻找能替代硅的新原料来制作7nm晶体管,现在劳伦斯伯克利国家实验室走在了前面,它们制成了1nm晶体管。其所用材料二硫化钼将担起原本半导体的职责,而纳米碳管则负责控制逻辑门中电子的流向。
英特尔公司制造的芯片
据中关村在线网站8日消息,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1nm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1nm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。
据凤凰科技报道,眼下,这一晶体管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,不是一朝一夕的事情。
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。
据TechWeb网站8日报道,随着1nm工艺技术的不断开发,这将为整个科技行业带来了巨大的助力。
1nm工艺制程的芯片将会有巨大的潜力,未来的手机或许可以待机更长时间,同时性能远远超过现在。虽然这个项目非常有意义,但对于商业上得以实现还需要时间。
(观察者网综合凤凰科技、中关村在线网站、TechWeb等)
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- 责任编辑:李东尧
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