IBM工程师碳纳米管晶体管替换计算中的硅

碳纳米管是在硅电子器件长度耗尽的几十年之后更换半导体芯片中的硅粉末的主要候选者。IBM希望在今天宣布的新突破来迎来那个过渡。

在10月2日问题上，IBM研究人员表示，他们已经克服了碳纳米管晶体管周围最令人生畏的挑战之一，这是电子电路的构建块，其尺寸是米的亿米。碳纳米管可能是秉承摩尔定律的最佳方式，或者每隔几年的晶体管数量加倍。摩尔定律是现代时代的节奏，它可以实现3350亿美元的芯片行业的持续进展。

碳纳米管芯片可以大大提高高性能计算机的能力，使得能够更快地分析大数据，增加移动设备的电源和电池寿命以及事物互联网，以及允许云数据中心更有效地提供服务， IBM说。

以上：碳纳米管比一股头发小10,000倍。

经过几十年的进步，微处理器在2000年代初期停滞的微处理器在3GHz到5GHz，主要是因为硅正在达到其物理限制。相比之下，碳纳米管可以在小于10纳米的尺寸下以小于10纳米的晶体管（或微小电气开关），或者比人毛的股线更薄的10,000倍。这远远低于今天领先的硅技术（14纳米）的大小。

但是那些纳米管就像意大利面，它们必须被定制和控制精确地用作电子电路。纳米管的接触点产生了很多电阻，阻碍了整体性能。IBM在原子水平上开发了一种新颖的方式，以焊接或粘合 - 金属钼到碳纳米管的末端，以产生全新的接触结构。

使用这种方法，Yorktown Heights的研究人员N.Y。，N.Y，展示了9纳米的碳纳米管最小的接触，尽管尺寸微小，但性能不会受到影响。IBM的碳纳米管结果一直达到1.8纳米节点的接触要求（制造技术的四代技术），表明该技术可以比行业所思考的方式扩展，IBM表示。

今年夏季早些时候，IBM推出了前7纳米节点硅测试芯片，推动了硅技术的限制。通过在进一步投资碳纳米管来取代传统硅，IBM希望为硅后未来铺平道路，并良好地来自其30亿美元的研发投资。

以上：具有IBM碳纳米管的芯片的横截面。

“这些芯片创新是满足云计算，事物互联网和大数据系统的新兴需求，”IBM Research副总裁Dario Gil表示，在一份声明中。“随着技术接近硅的物理限制，新材料和电路架构必须准备好提供将推动认知计算时期的先进技术。这种突破表明，由碳纳米管制成的电脑芯片将能够超过业界预期的未来的系统。“

碳纳米管代表了一种组成的新类半导体材料，该碳的单个原子片由轧制成管子。碳纳米管形成晶体管装置的核心，其优异的电气特性承诺超出硅的物理限制的几代技术缩放。

碳晶体管中的电子可以比在基于硅的装置中更容易移动，并且碳纳米管的超薄体在原子尺度下提供额外的优点。在芯片内，触点是控制从金属流入半导体通道的阀门。随着晶体管的尺寸缩小，电阻在触点内增加，其阻碍了性能。直到现在，减少了装置上的触点的尺寸导致性能相应的下降 - IBM表示，硅和碳纳米管晶体管技术面临的挑战。

IBM研究人员必须前述传统的接触方案，并发明了一种冶金过程，类似于显微镜焊接，将金属原子与纳米管末端化学结合到碳原子中。该“终粘接接触方案”允许触点缩小到低于10纳米而不进行碳纳米管器件劣化的性能。

“对于任何先进的晶体管技术，由于晶体管尺寸的减小导致的接触电阻增加成为一个主要的性能瓶颈，”IBM研究中的纳米科学技术组经理南·詹汉曼说，在一份声明中。“我们的新方法是从碳纳米管的末端接触，我们显示出来不会降低装置性能。这使我们更接近十年内碳纳米管技术的目标。“

以上：IBM碳纳米管