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半導體界的新革命 納米材料或將創造分子級電路

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来源: 作者: 2019-04-01 15:37:18

半導體界的新革命 納米材料或將創造分子級電路
作者:騰訊科技 來源:騰訊科技

據《紐約時報》報道,摩爾定律將死的說法在業界傳得沸沸揚揚,不過科學家稱,新材料的誕生將使得這條定律繼續有效,下一代計算機芯片借助新納米材料的使用集成度更高,制造成本也更低,有可能讓計算機芯片告別硅時代。

  報道稱,1965年戈登·E·摩爾(GordonE.Moore)表示,大約每18個月,硅芯片上蝕刻的晶體管數量就會增加一倍。在那之后不久,評論家就開始預言“摩爾定律”主導的時代將慢慢終結。

  最近,業界專家的警告越發明確:半導體行業的發展正走向停滯,英特爾聯合創始人摩爾博士的說法將要畫上句號。

  倘若事實果真如此,計算機世界將遭受巨大沖擊。個人電腦、音樂播放器和智能手機的創新和晶體管成本的快速下降有直接關系。指甲大小的密布著數以十億計晶體管的硅片最低價格只有幾美元。

  但是,持樂觀態度的科學家和工程師說,摩爾定律并沒有死,只不過它在進化。他們認為,借助一類新型納米材料,生產廠家有可能做出接近分子大小的電路。這類納米材料包括金屬、陶瓷、聚合或復合材料,它們有著自己特殊的結構。

  例如,半導體設計人員正研發一些化學工藝,以便讓這些材料在半導體晶片上形成極薄的電路圖案,實現“自組裝”(selfassemble)電路。科學家們認為,將納米電路圖案和傳統的芯片制造技術結合起來,會產生一種新型的計算機芯片,它不僅讓摩爾定律繼續有效,而且也會降低芯片的制造成本。

  “自組裝是關鍵,”加州圣何塞IBM阿爾馬登研究中心(AlmadenResearchCenter)的科技主管錢德拉塞卡爾·納拉揚(ChandrasekharNarayan)說。“你要借助自然的力量幫助你完成工作。蠻干行不通了,你必須跟自然合作,讓事情自然而然地發生。”

  為了實現這一切,半導體制造商必須從硅時代向“計算材料時代”轉變。硅谷的研究人員正引領這個趨勢,他們通過功能強大的新型超級計算機模擬他們的預測。雖然硅谷不制造半導體芯片,但這里研發的新型材料有可能在未來十年讓計算機世界翻天地覆。

  “材料對人類社會非常重要,”斯坦福大學的物理學家張首晟說。他最近帶領一組研究人員設計出了一種錫合金材料,在室溫下已經具有近似超導的性質。“所有時代都用材料來命名——石器時代、鐵器時代,現在我們則有硅時代。過去人們偶然發現材料。一旦我們擁有了預測材料的能力,情況就會大不相同。”

  計算材料革命很可能會為下一代計算機芯片所需的技術指明新的道路。這也是IBM看好的方向。目前,該公司正在試驗一種自動形成超細網狀結構的物質,它可以用來在硅晶片上形成電路圖案。

  納拉揚博士對此持謹慎而樂觀的態度,他說,生產廠家利用自組裝技術后就不需要投資購光刻機。光刻機使用X射線來蝕刻微小的電路,價格為5億美元。在談及用更低成本的方式制作電路更密集的計算機芯片時,他說:“答案可能是肯定的。”

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