突破硅晶极限! IBM碳纳米晶体管小于10nm

近些日子，IBM、三星等研制3D芯片的消息层出不穷，在集成电路芯片上晶体管越来越密，硅晶体管在尺寸上达到极限时，为了提升芯片的性能，除了在结构上引入3D改进外，寻早另外一种材料突破硅晶极限也颇为重要。前些日子英特尔宣布14nm的硅晶体芯片已经在实验中开始测试，而IBM研制的新型晶体管比10nm还要小，采用的是碳纳米材料。


碳纳米材料结构
在IEEE的一个电子设备会议上，IBM的科学家向世界展示了全球第一个小于10nm的晶体管，与目前一般的硅晶体管不同的是，其采用的是碳纳米材料。相比之下英特尔14nm的硅晶体管在尺寸上就相形见绌了。

在集成电路的晶体管数目的规律上，业界有一个著名的摩尔定律。摩尔定律指出，当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。该定律是由英特尔创始人之一摩尔提出，这些年来一直与芯片的发展相符。


硅晶元
然而随着集成电路上得晶体管密度越来越大，其在密度上得增加就越来越困难。摩尔定律必将将晶体管的大小带到了一个物理上得极限。

前些日子，在如何突破晶体管密度上得物理极限的问题上，各芯片制造者IBM、三星等，都将目光投向了3D结构的芯片，通过就像摩天大楼一样扩充芯片性能。现在，IBM对于晶体管新材料的寻找也有了答案。


3D芯片
在电脑处理器发展的50余年中，性能提高以及制程工艺的越来越先进有目共睹，但是，目前芯片的设计将要达到一个物理的极限，产品的大小限制影响了摩尔定律的预测的正确性。处理器一直应用的硅晶体管在制程工艺，从65nm，32nm，22nm再到14nm，越往后制程工艺提升越难。

IBM此次展示的全球第一个小于10nm的晶体管采用新型的碳纳米材料，得以突破10nm大关。并且，型芯晶体管的性能比同样大小的硅晶体管优势明显。但是IBM也指出，现在对于碳纳米晶体管来说还是早期阶段，不过在10年内碳纳米晶体管的处理器芯片将会被普遍应用。