10月4日，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，在計(jì)算機(jī)從冰箱大小的大型機(jī)到能裝入口袋里的智能手機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，芯片變得越來(lái)越小，運(yùn)行速度越來(lái)越快。其間，小型化是計(jì)算機(jī)進(jìn)化的核心。盡管在電子原件向原子程度縮小的過(guò)程中，面臨著嚴(yán)峻的工程挑戰(zhàn)。
IBM不久前發(fā)布研究報(bào)告，闡述小型化如何能夠繼續(xù)維持芯片制造業(yè)的發(fā)展。這是IBM 30億美元研究計(jì)劃的一部分，他們的目標(biāo)旨在利用碳納米管技術(shù)制造芯片。這些納米管都是空心圓柱結(jié)構(gòu)，管壁則由單層碳原子構(gòu)成，并以六角形晶格相連。它看起來(lái)就像非常細(xì)小的雞肉絲卷，大約比人類(lèi)頭發(fā)小一萬(wàn)倍。
IBM旗下沃特森研究中心的材料學(xué)家韓淑珍(Shu-Jen Han)表示：“這種突破證明碳納米技術(shù)可以大規(guī)模應(yīng)用，比如能夠制作更小的芯片組件。我們認(rèn)為這個(gè)目標(biāo)能夠在10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)，比業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè)的時(shí)間更早。”
縮小芯片體積、增強(qiáng)芯片性能是維持計(jì)算機(jī)行業(yè)運(yùn)行數(shù)十年的“摩爾定律”正確性的關(guān)鍵。按照摩爾定律所述，新的芯片制造技術(shù)每?jī)赡昃蜁?huì)迭代，它已經(jīng)幫助將計(jì)算機(jī)送到我們的桌子上、口袋里以及手腕上。它幫助谷歌搞清楚網(wǎng)絡(luò)的意義，幫助Facebook識(shí)別照片中的朋友面容。但是這種進(jìn)步速度正在減緩，如果它停下里，許多未來(lái)的革命性計(jì)算機(jī)理念將不再有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)。
比利時(shí)獨(dú)立納米電子研究中心IMEC的邏輯研究項(xiàng)目主管亞倫·希亞(Aaron Thean)說(shuō)，IBM開(kāi)發(fā)新技術(shù)的確是個(gè)好消息，他們正在這個(gè)領(lǐng)域取得良好進(jìn)展。但是要想令納米管技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐，還需要完成更多工作。
TechKnowledge Strategies的著名芯片業(yè)務(wù)分析師邁克·費(fèi)布斯(Mike Feibus)稱(chēng)IBM的研究是突破性的。他說(shuō)：“這是個(gè)巨大進(jìn)步，這將讓那些稱(chēng)摩爾定律最終失效的人安靜下來(lái)。”
整個(gè)微處理器行業(yè)都在努力尋找克服當(dāng)今困境的方法，而IBM特別關(guān)注碳納米管技術(shù)。最后，IBM希望納米管能被用于制作芯片，而這種芯片可被應(yīng)用到諸多領(lǐng)域，從組裝超級(jí)計(jì)算機(jī)到微型計(jì)算機(jī)等，它們還可被置于衣服和汽車(chē)輪胎壓力計(jì)中。
當(dāng)今的芯片晶體管都是利用硅元素制造的，主要依賴(lài)于硅元素在不同環(huán)境下可導(dǎo)電或不導(dǎo)電的特性。碳納米管則擁有半導(dǎo)體的這種特性，并且能充當(dāng)處理數(shù)據(jù)的開(kāi)關(guān)。IBM的研究已經(jīng)找出更好方式，可將這些納米管與微處理器其它部分更好地連接起來(lái)，以便于它們?cè)谔幱谶\(yùn)行狀態(tài)時(shí)能夠?qū)щ姟４饲?，高電阻可阻止電流流?dòng)，但是IBM的辦法是將納米管的一端與金屬鉬相連。這種連接本身應(yīng)用很少，但卻是制作微型芯片電路的關(guān)鍵。
韓淑珍說(shuō)，這種技術(shù)可被用于制作三代芯片，此后還可應(yīng)用于未來(lái)芯片制造技術(shù)中。但是它提供的最小化能力，足以令制造芯片技術(shù)再延長(zhǎng)3代以上。此前，這種迭代非常困難，因?yàn)殡S著電子元件變小，電阻會(huì)變得越來(lái)越大。
希亞則看到其他挑戰(zhàn)。盡管IBM已經(jīng)找到如何降低電阻的方式，但研究人員依然需要處理可導(dǎo)致電流減慢的電容問(wèn)題。在電路開(kāi)關(guān)過(guò)程執(zhí)行計(jì)算任務(wù)時(shí)，電阻和電容都會(huì)降低電流速度。
IBM本身也發(fā)現(xiàn)其他阻礙。其中之一就是碳納米管分為兩類(lèi)：半導(dǎo)體和金屬。它們很難被區(qū)分，但是如果用金屬碳納米管，晶體管就會(huì)被毀掉。
另一個(gè)挑戰(zhàn)存在于制造過(guò)程中。如今的核心芯片制造技術(shù)被稱(chēng)為光刻，即將硅片上特定部分除去、留下電路的技術(shù)。而碳納米管要求材料要以極為精確的方式刻在芯片上。韓淑珍說(shuō)：“制造硅芯片的時(shí)候，就像用大理石雕刻塑像。而制造碳納米管芯片，就使用大理石粉塑造塑像一樣，我們需要找到新的方式。”
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
分享到微信 ×
打開(kāi)微信，點(diǎn)擊底部的“發(fā)現(xiàn)”，
使用“掃一掃”即可將網(wǎng)頁(yè)分享至朋友圈。