IBM：碳納米管芯片將在10年內誕生
2015-10-03 21:18:09 騰訊科技10月3日消息，據國外媒體報道，在計算機從冰箱大小的大型機到能裝入口袋里的智能手機的發展過程中，芯片變得越來越小，運行速度越來越快。其間，小型化是計算機進化的核心。盡管在電子原件向原子程度縮小的過程中，面臨著嚴峻的工程挑戰。
IBM不久前發布研究報告，闡述小型化如何能夠繼續維持芯片制造業的發展。這是IBM 30億美元研究計劃的一部分，他們的目標旨在利用碳納米管技術制造芯片。這些納米管都是空心圓柱結構，管壁則由單層碳原子構成，并以六角形晶格相連。它看起來就像非常細小的雞肉絲卷，大約比人類頭發小一萬倍。
IBM旗下沃特森研究中心的材料學家表示：“這種突破證明碳納米技術可以大規模應用，比如能夠制作更小的芯片組件。我們認為這個目標能夠在10年內實現，比業內預測的時間更早。”
縮小芯片體積、增強芯片性能是維持計算機行業運行數十年的“摩爾定律”正確性的關鍵。按照摩爾定律所述，新的芯片制造技術每兩年就會迭代，它已經幫助將計算機送到我們的桌子上、口袋里以及手腕上。它幫助谷歌搞清楚網絡的意義，幫助Facebook識別照片中的朋友面容。但是這種進步速度正在減緩，如果它停下里，許多未來的革命性計算機理念將不再有機會實現。
比利時獨立納米電子研究中心IMEC的邏輯研究項目主管亞倫·希亞（Aaron Thean）說，IBM開發新技術的確是個好消息，他們正在這個領域取得良好進展。但是要想令納米管技術應用于實踐，還需要完成更多工作。
TechKnowledge Strategies的著名芯片業務分析師邁克·費布斯（Mike Feibus）稱IBM的研究是突破性的。他說：“這是個巨大進步，這將讓那些稱摩爾定律最終失效的人安靜下來。”
整個微處理器行業都在努力尋找克服當今困境的方法，而IBM特別關注碳納米管技術。最后，IBM希望納米管能被用于制作芯片，而這種芯片可被應用到諸多領域，從組裝超級計算機到微型計算機等，它們還可被置于衣服和汽車輪胎壓力計中。
當今的芯片晶體管都是利用硅元素制造的，主要依賴于硅元素在不同環境下可導電或不導電的特性。碳納米管則擁有半導體的這種特性，并且能充當處理數據的開關。IBM的研究已經找出更好方式，可將這些納米管與微處理器其它部分更好地連接起來，以便于它們在處于運行狀態時能夠導電。此前，高電阻可阻止電流流動，但是IBM的辦法是將納米管的一端與金屬鉬相連。這種連接本身應用很少，但卻是制作微型芯片電路的關鍵。
IBM材料學家表示，這種技術可被用于制作三代芯片，此后還可應用于未來芯片制造技術中。但是它提供的最小化能力，足以令制造芯片技術再延長3代以上。此前，這種迭代非常困難，因為隨著電子元件變小，電阻會變得越來越大。
希亞則看到其他挑戰。盡管IBM已經找到如何降低電阻的方式，但研究人員依然需要處理可導致電流減慢的電容問題。在電路開關過程執行計算任務時，電阻和電容都會降低電流速度。
IBM本身也發現其他阻礙。其中之一就是碳納米管分為兩類：半導體和金屬。它們很難被區分，但是如果用金屬碳納米管，晶體管就會被毀掉。
另一個挑戰存在于制造過程中。如今的核心芯片制造技術被稱為光刻，即將硅片上特定部分除去、留下電路的技術。而碳納米管要求材料要以極為精確的方式刻在芯片上。IBM材料學家稱：“制造硅芯片的時候，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。”
