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计算机晶体管技术酝酿变革
来源:参考消息 作者:暂无
时间:2009-09-18 16:14:32
 

美国《纽约时报》网站9月1日报道】题:晶体管之后,向微观世界跃进(记者约翰·马尔科夫)
    凝视弗朗西斯·罗斯实验室摆放的电子显微镜,你很可能会认为21世纪材料科学家罗斯博士实际上是一位在微观硅材料世界耕作的农民。
    罗斯博士是全球信息技术提供商IBM的研究^员。他正在培育一大堆蘑菇形状的硅纳米线,这种硅纳米线可能有一天成为制造新型电子产品的基础材料。纳米线是最具有发展前景的材料之一,但它仅仅是材料科学领域正在发生转型的—个例证.因为研究人员正在努力制造出比现在的晶体管体积更小、速度更快、能力更强的新一代电子开关器件。
    很多计算机科学家追求这一目标的原因是,目前晶体管的小型化已达到物理极限。晶体管是—种由电流控制的开关装置。当这—开关装置处于接通状态时,代表着I。当其关闭时,代表着0。这些0和1是计算机最基本的语言。
    半个多世纪以来,按照所谓的摩尔定律,晶体管已变得越来越小且越来越便宜。摩尔定律称,集成电路上的晶体管数量差不多每两年就会翻番。
    现代的晶体管人数十亿的数量级别被应用于制造微型处理器和存储芯片。这些晶体管构建在—个硅片的表面上,采用的制造工艺是首先将材料精密地堆积起来,而后精确地蚀刻出各种不同的绝缘材料、导体材料和半导体材料。这种工艺的精确度非常之高,已接近于具备排列单个原子的能力。
    如今,一个典型的英特尔高端中央处理器大约建立在十几亿个晶体管之上,每一个晶体管每秒钟可以接通或断开约3000亿次。且排列得非常紧密。
    事实上,今年芯片产业正准备开始转型,微型处理器芯片采用的晶体管最小尺寸将从45纳米(—根人类头发的宽度大约是8万纳米)升级至32纳米。不过,结束这种特殊的技术升级方式可能要不了太长的时间。
    多年来,很多计算机科学家一直在警告说,由于日益增加的技术难题。且解决这些难题的费用颇高,摩尔定律总有终结的—天。IBM公司首席芯片设计师之—布拉德·麦克雷迪说:“我们对晶体管尺寸缩微技术的研发走到了尽头。自研发90纳米级别芯片以来,我们已经想尽了各种办法。”
    不过,其他研究人员和业务主管认为晶体管尺寸微缩技术可以延续下去,至少是持续一段时间。世界最大芯片制造商英特尔公司的技术主管们说,他们认为通过将更加先进的照相平版印刷技术与新型材料相结合,以及改变晶体管的设计,将可以使晶体管尺寸最小压缩至5纳米,在未来10年有效地推动芯片产业的发展。
    英特尔公司副总裁、电子原件研究项目负责^迈克尔·梅伯里说:“硅材料晶体管的使用期很可能比我们预想的更长。”
    英特尔公司和IBM公司均公开表态,将开发新—代的鳍式场效晶体管(FinFET),可能最早于2011年或2012年开始的22纳米技术时代投入使用。这种晶体管具有更高密度的优势。
    不过,新材料和新的制造工艺迟早会使计算机技术更加廉价。从长远来看,新的电子开关器件可能以电磁技术、量子技术乃至纳米动力切换技术为基础。有—种可能性是使用单一电子的自旋变化来代表1或0。