IBM芯片技术获得重大突破 彻底颠覆摩尔定律？

芯片制造业日前又迎来了一个期盼已久的好消息。在过去的几十年中，芯片技术工程 
师们一直在努力寻找一种能使普通硅片发光的技术途径。如果找到了这样的途径，那么硅片就不仅仅能用来制造计算机芯片，而且它还能够用于微激光器(microlasers)和发光二极管(LED)等光纤设备的制造。目前微激光器和和发光二极管的应用材料主要还是采用价格昂贵的砷化镓。如果使硅片能够同时承担计算机芯片和光纤设备的两项功能，无疑将使芯片制造技术得到极大的简化，制造成本也将大为减低。

　　拿电信业光纤网络使用的交换机设备为例，目前这种交换机中同时要使用硅芯片和鎵芯片。二者的分工也很明确：鎵芯片负责发送和接收承载了数据的光脉冲；而硅芯片则负责将这些数据流进行处理分派，指定它们的最后目的地。如果能有一种材料能同时承载上述两种功能，那么这种材料给芯片制造业所带来的技术革新是不言而喻的。IBM经过多年的探索，目前就已经找到了能符合上述功能的新材料。但它并不是传统的硅片。在IBM今年5月2日召开的技术发布会上，该公司展示了这种新材料，即碳纳米管。碳纳米管的体积很小，它比人的头发要薄10万倍。

　　很长一段时间以来，业界一直认为碳纳米管最有可能成为硅材料的未来继承者，并认为碳纳米管最有可能在2015年左右正式投入商用市场。这种新材料的最大优势就是它既可以承担导线(即代替目前排布在芯片上的铜或铝电路线)的功能，也可以承担半导体(即晶体管的开关)的功能。同时它还具备能够“关闭环路”的光学功能。IBM纳米管研究部门主管费登-艾文里斯(Phaedon Avouris)兴致勃勃地表示，纳米管的功能真是太全面了。

　　IBM在技术发布会上展示了一件红色纳米型LED。研究者从1.4纳米宽的纳米管的一端发射了一股电子束，并同时从正极空位发射另一股电子束。当两股电子束在管中相遇之后就相互碰撞而产生出红外线光束。而这种光束的波长正好与目前光纤网络所使用的光脉冲相一致。艾文里斯表示，如果使用体积较大或较小的纳米管，就可以产生其他颜色的光束。

　　艾文里斯表示，通过正反两极发送电子束使它们发生碰撞而产生光束的方法并不是什么新发明，问题是以前的方法所产生的光束质量很差，光束显得非常黯淡，且断断续续，因而很难对这些光束加以应用。

　　而要使电子碰撞所产生的光束在质量上得到全新的提高，唯一的办法就是让相遇的两股电子束中的粒子不间歇地发生碰撞。以前的管道因为直径太大而无法实现这一功能，但纳米管的出现就使这一难题迎刃而解。因为纳米管的体积很小，互相碰撞的粒子很难发生擦肩而过的现象。

　　另外一个新发明就是IBM在2001年所研制的新型晶体管。传统的硅晶体管只能单独处理电子束或正极空位，二者不可兼得。但IBM的新型硅晶体管就能做到同时处理两种电子束。这就是所谓的双极晶体管技术。这样就使得纳米管LED与目前的硅电路线有机地组合到一起成为了可能。

　　IBM的这种新技术很有可能使纳米管在2015年之前就用于商用芯片制造领域。业界人士普遍认为，关于芯片制造技术的摩尔定律将在2015年彻底失效，但IBM纳米管技术的出现或许能彻底改变人们的看法。(原文作者：Otis Port。编译：明月）