美研制出新型“4維”晶體管

　　據物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，美國普渡大學(xué)和哈佛大學(xué)的研究人員推出了一項極為應景的新發(fā)明：一種外形如同一顆圣誕樹(shù)一樣的新型晶體管，其重要組件“門(mén)”(柵極)的長(cháng)度縮減到了突破性的20納米。這個(gè)被稱(chēng)為“4維”晶體管的新事物預告了引領(lǐng)半導體工業(yè)和未來(lái)計算機領(lǐng)域發(fā)展的潮流。該研究成果將于12月8日至12日在舊金山舉行的國際電子元器件會(huì )議上以?xún)善撐牡男问教峤弧?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/140313.htm

　　平面結構的硅芯片晶體管一直沿用了半個(gè)多世紀，直至去年英特爾公司研發(fā)出垂直3維結構的晶體管，才宣告邁入了3維立體時(shí)代。但硅的電子遷移率存在局限性，普渡大學(xué)電氣和計算機工程教授葉培德(音譯)表示，若想進(jìn)一步改進(jìn)3維晶體管，很可能需要用其他材料來(lái)取代硅，其中最有前途的包括半導體材料砷化銦鎵。

　　新型“4維”晶體管中的3根微型納米線(xiàn)，正是由極具潛力、可望在10年內取代硅的砷化銦鎵制成。納米線(xiàn)逐漸變細，形成了一個(gè)類(lèi)似圣誕樹(shù)的錐形橫截面。葉培德形象地用樓房來(lái)比喻這種新工藝。“一個(gè)平房可以容納很多人，但樓層越多，容納的人就越多，晶體管也一樣。”他說(shuō)，“將晶體管堆疊起來(lái)，就能帶來(lái)通過(guò)電流更多、操作速度更快的高速運算。這種方法增加了一個(gè)全新的層面，因此我稱(chēng)之為4維。”

　　晶體管通過(guò)“門(mén)”來(lái)實(shí)現開(kāi)啟閉合，引導電流通過(guò)。“門(mén)”越小，意味著(zhù)操作速度越快。在目前的3維硅晶體管中，“門(mén)”的長(cháng)度大約為22納米(十億分之一米)，這種微小尺度的“門(mén)”在傳統平面晶體管上是無(wú)法正常工作的。工程師們還計劃研發(fā)出更小長(cháng)度的“門(mén)”，但尺寸減小到不足10納米同時(shí)性能得到進(jìn)一步提升，可能就需要采用硅以外的新材料了。

　　創(chuàng )建更小的晶體管也需要找到一種新型絕緣體作為介質(zhì)層來(lái)使“門(mén)”關(guān)閉。據稱(chēng)，當“門(mén)”的長(cháng)度小于14納米時(shí)，傳統晶體管使用的介質(zhì)就無(wú)法正常工作，晶體管關(guān)閉時(shí)會(huì )發(fā)生漏電。

　　而此次開(kāi)發(fā)出的新型晶體管中的納米線(xiàn)涂上了與以往不同的復合絕緣材料——一層4納米厚的鋁酸鑭，再加一層0.5納米厚的氧化鋁。葉培德說(shuō)，新的超薄介質(zhì)讓研究人員研制的這種砷化銦鎵晶體管擁有長(cháng)度為20納米的“門(mén)”，這是一個(gè)里程碑式的成果，有助于研制速度更快、更緊湊和更高效的集成電路以及更輕、產(chǎn)生更少熱量的筆記本電腦。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　作為現代歷史中最偉大的發(fā)明之一，晶體管可以使用高度自動(dòng)化的過(guò)程進(jìn)行大規模生產(chǎn)，因而可以不可思議地達到極低的單位成本。而低成本、靈活性和可靠性使得其成為非機械任務(wù)的通用器件，例如數字計算。在控制電器和機械方面，晶體管電路也正在取代電機設備，因為它通常更便宜，更有效。而隨著(zhù)“4維”晶體管的研制成功，速度更快、更緊湊和更高效的集成電路以及更輕、產(chǎn)生更少熱量的筆記本電腦也呼之欲出。