全球最小晶体管诞生 从15nm缩减至1nm

2016年10月7日，沉寂已久的计算技术界迎来了一个大新闻——1nm晶体管诞生，而且是全球最小！

据外媒称，美国劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限，将现有最精尖的晶体管制程从14nm（纳米）缩减到了1nm。这种缩减力度是空前惊奇的。

中关村在线网站8日消息称，该实验室团队是由一名叫阿里·加维的教授领导的，他们利用纳米碳管和一种称为二硫化钼（MoS2）的化合物开发出了全球最小的晶体管。

因为据专家称：晶体管越小，同样体积的芯片上就能集成更多，这样一来处理器的性能和功耗都能会获得巨大进步。

多年以来，技术的发展都在遵循摩尔定律，即当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。眼下，我们使用的主流芯片制程为14nm，而明年，整个业界就将开始向10nm制程发展。

不过放眼未来，摩尔定律开始有些失灵了，因为从芯片的制造来看，7nm就是物理极限。一旦晶体管大小低于这一数字，它们在物理形态上就会非常集中，以至于产生量子隧穿效应，为芯片制造带来巨大挑战。因此，业界普遍认为，想解决这一问题就必须突破现有的逻辑门电路设计，让电子能持续在各个逻辑门之间穿梭。

此前，英特尔等芯片巨头表示它们将寻找能替代硅的新原料来制作7nm晶体管，现在劳伦斯伯克利国家实验室走在了前面，它们制成了1nm晶体管。其所用材料二硫化钼将担起原本半导体的职责，而纳米碳管则负责控制逻辑门中电子的流向。

但制造1nm的结构并不是一件容易的事，传统的光刻技术并不适用于这样小的规模。最终，研究人员转向了碳纳米管，直径仅为1nm的空心圆柱管，采用碳纳米管栅极的二硫化钼晶体管能够有效控制电子流动。晶体管由三个终端组成：源极、漏极和栅极。电流从源极流到漏极，由栅极来控制，后者会根据所施加的电压打开和关闭。

据凤凰科技称，眼下，这一晶体管研究还停留在初级阶段，毕竟在14nm的制程下，一个模具上就有超过10亿个晶体管，而要将晶体管缩小到1nm，大规模量产的困难有些过于巨大，不是一朝一夕的事情。

不过，这一研究依然具有非常重要的指导意义，新材料的发现未来将大大提升电脑的计算能力。

据TechWeb网站8日报道，随着1nm工艺技术的不断开发，这将为整个科技行业带来了巨大的助力。

1nm工艺制程的芯片将会有巨大的潜力，未来的手机或许可以待机更长时间，同时性能远远超过现在。虽然这个项目非常有意义，但对于商业上得以实现还需要时间。

美国劳伦斯伯克力国家实验室(以下简称“伯克力实验室”)教授阿里-加维(Ali Javey)领导的一个研究小组日前利用碳纳米管和一种称为二硫化钼的化合物开发出了全球最小的晶体管。

晶体管由三个终端组成：源极(Source)、漏极(Drain)和栅极(Gate)。电流从源极流到漏极，由栅极来控制，后者会根据所施加的电压打开和关闭。

德赛解释说：“这意味着我们无法关闭晶体管，电子完全失控了。”而通过二硫化钼流动的电子更重，因此可以通过更短的栅极来控制。

选定二硫化钼作为半导体材料后，接下来就需要来建造栅极。但制造1纳米的结构并不是一件容易的事，传统的光刻技术并不适用于这样小的规模。最终，研究人员转向了碳纳米管，直径仅为1纳米的空心圆柱管。

经研究人员测试显示，采用碳纳米管栅极的二硫化钼晶体管能够有效控制电子流动。加维说：“这项研究表明，我们的晶体管将不再局限于5纳米栅极。通过使用适当的半导体材料和设备架构，摩尔定律还会继续长期生效。”