碳纳米晶体管的性能一直是超硅晶体管谁会成为下一代材料

来源:上海新型纳米材料研究公司 发布时间:2019-01-11 点击次数:

最近,威斯康星大学麦迪逊分校在这一材料的研究和开发方面取得了重大突破。威斯康星大学的材料科学家已经成功研制出一种尺寸为1英寸的碳纳米晶体管,并且在性能上首次超过了硅晶体管和砷化镓晶体管。
    
     碳纳米管晶体管,顾名思义,是由碳纳米管(CNT)作为通道导电材料制成的晶体管,其壁厚只有一个原子。这种材料不仅具有良好的导电性,而且可以比现有的硅晶体管小100倍。此外,超小的碳纳米晶体管空间使它们能够快速改变流过它们的电流方向,从而达到硅晶体管的5倍的速度或仅消耗1/5的能量。Y硅晶体管的消耗。
    
     然而,由于技术的瓶颈,长期以来,研究人员一直未能开发出比硅晶体管和砷化镓晶体管性能更好的碳纳米晶体管,更不用说期望它们能用于各种电子器件。
    
     众所周知,按照传统做法,碳纳米管通常与一些金属纳米管混合,但这些金属纳米管会导致电子器件短路,从而破坏碳纳米管的导电性。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员这次采取了不同的方法。他们用聚合物代替了几乎所有的金属纳米管,将金属纳米管的含量降低到0.01%以下,这大大提高了导电性。
    
     此外,该团队还进行了技术改进,并开发了一种能够成功去除碳纳米管制造过程中残留物的解决方案。
    
     麦迪逊威斯康星大学材料工程教授迈克·阿诺德说:我们的研究还克服了碳纳米管面临的多重障碍,最终形成了具有第一个超硅晶体管的1英寸碳纳米晶体管。碳纳米管的许多想法仍需实现,但我们最终将实现。你在20年内就赶上了。
    
     根据最近发布的2015年半导体技术发展国际蓝图
    
     该报告预测,如果芯片制造商将晶体管垂直排列而不是水平排列,他们将获得性能的改善。虽然这种方法在理论上是可行的,但它面临着许多挑战,其中最值得注意的是散热问题。3D处理器需要具有良好散热性能的低功耗器件。马恩斯。
    
     《2015年半导体技术发展国际蓝图》将是最后一份这样的报告,过去20年来,国际半导体组织组成的联盟每年都会撰写这样的报告,主要是因为他们希望以一种统一的方式促进半导体技术的发展,但报告的实际意义是由于越来越少的行业参与,ICANCE越来越糟。行业参与度低的一个原因是,对芯片的需求不再由英特尔和三星等制造商决定,而是由苹果和高通等消费者决定。
    
     半导体工业研究所(Semiconductor Industry Research Institute)分析师丹赫奇森(Dan Hutcheson)说:他们不想坐在一起讨论他们的需求。
    
     在某种程度上,国际半导体技术发展蓝图将被电气和电子工程师协会(IEEE)发布的重新启动计算所取代。去年秋季的第一版重新启动计算也提到了处理器发展的放缓以及工业界对新技术的需求。尝试。
    
     叠层晶体管技术可以打破摩尔定律,但如果不能解决散热问题,这项技术意义不大,光子计算也是一种可能,但其未来很难预测。
    
     比尔盖茨上周表示,摩尔定律(Moore's Law)表示,芯片性能呈指数级增长,这是好事,但并不适用于所有的技术领域。盖茨在上周的技术峰会上回答听众的问题时说:IT模式伤害和迷惑了我们所有人。指数增长是一个罕见的领域。
    
     盖茨指出,只有独立的技术领域才会遵循摩尔指数增长定律。我们确实看到了指数增长,硬盘存储、光纤容量、基因测序、生物数据库和模型软件的改进也有一些指数增长,盖茨说。
    
     但在其他领域,特别是在能源领域,指数没有任何变化。盖茨引用作家瓦茨拉夫·斯米尔的话说,如果托马斯·爱迪生要转世,他会惊讶于电池和灯泡没有得到很大的改善。
    
     盖茨指出,特别是提高电池性能对我们来说是一个非常困难的挑战。盖茨说:电池性能几乎没有提高,而且有许多物理限制。我投资了五个电池启动。提高电池性能是一个棘手的问题,我还没有找到一个非常经济的解决方案。
    
     在里约奥运会田径比赛开始仅仅四天之后,就打破了三项世界纪录。里约滑铁卢的世界纪录经验让人不禁要问:有没有一个更快、更高、更强的终点人类的极限在哪里
    
     描述里约奥运会风雨交加的世界纪录并不夸张,以田径为例,中国著名将领王俊霞创下的女子10000米世界纪录已经睡了23年,埃塞俄比亚的阿亚娜将其提高了14秒多,迈克尔·约翰逊的男子南非范尼克也将400米世界纪录提高到43.03秒。17年前,约翰逊创造了这一纪录,在随后的比赛中,波兰选手沃达希克打破了女子铁锤世界纪录。
    
     在里约热内卢奥运会的游泳池和举重场上,运动员打破的世界纪录已经足够多了。事实上,如果我们把这些世界纪录以较长的时间单位来考虑,打破世界纪录的总次数和程度正在放缓。一个世纪前,男子100米的纪录已经达到了10.6秒,但现在我已经T只增加了一秒钟。
    
     但是无论部分有多快或整体有多慢,人体功能最终都是有限的。即使经过如此漫长的进化,血肉之躯仍有能力的边界,但以男子100米为例,科学研究表明,只有几秒钟的时间可以从目前人体结构的极限上提升。
    
     人类运动性能的提高与计算机芯片的发展类似,芯片产业的老手戈登摩尔(Gordon Moore)1965年提出,芯片的性能每两年左右翻倍一次。这被称为摩尔定律,在过去的半个世纪里一直有效。今天的计算机不仅比他们的祖先ENIAC出色,而且比20年前的超级计算机深蓝还要出色。
    
     然而,近年来摩尔定律已经失效。芯片技术已逐渐接近硅芯片的原子极限。前面有一堵墙。我们该怎么办结构调整,多核努力……各种方法已被提出,以避免碰壁,新技术如量子计算机预计将绕过墙壁。
    
     回首人类,我们几乎没有出路。在可预见的未来,几百年后,在第N届奥运会上,世界纪录很可能不会被打破,媒体报道甚至可能会出现这样的说法,如100米世界纪录的男子谁已经睡了一百年。
    
     打破世界纪录的那一刻的确充满了欢乐,体现了人类不断挑战自我超越自我的精神。然而,从另一个角度来看,自体育诞生以来,最重要的是参与到享受过程中。世界纪录毕竟只有几个数字。
    
    


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