全碳運(yùn)算元件可望取代硅晶體管

　　美國科學(xué)家提出一種完全用碳制成運(yùn)算元件的設(shè)計方案，在此基礎(chǔ)上可能制造出更小、效率更高的新型晶體管，取代目前的硅晶體管，大大提升計算機(jī)性能。

　　由于硅基半導(dǎo)體發(fā)展面臨瓶頸，研究人員正積極研究替代方案，例如以電子的自旋屬性為基礎(chǔ)，用石墨烯等碳材料制造集成電路的基本運(yùn)算組件——邏輯門。但此前還沒有人成功地使這種新型邏輯門實(shí)現(xiàn)有效的“級聯(lián)”，即能把信號依次傳遞下去的結(jié)構(gòu)。

　　美國得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯校區(qū)的科學(xué)家在新一期英國《自然·通訊》雜志上提出一種全碳自旋元件設(shè)計方案，能夠?qū)崿F(xiàn)級聯(lián)效果，而且能在沒有物理接觸的情形下“無線”傳遞信號。

　　這個方案使用了碳納米管和石墨烯納米帶兩種碳材料，后者指寬度小于50納米的石墨烯條帶。電子流經(jīng)碳納米管形成電流，電流產(chǎn)生磁場，影響附近的石墨烯納米帶里的電流，實(shí)現(xiàn)多個邏輯門之間的級聯(lián)。

　　研究人員認(rèn)為，由于石墨烯納米帶之間的通信是由電磁波進(jìn)行的，不像硅半導(dǎo)體那樣通過電子流動實(shí)現(xiàn)，通信速度會快得多，時鐘頻率有可能達(dá)到太赫茲(每秒一萬億次)的級別，這比當(dāng)前主流計算機(jī)快1000倍。另外，新元件能打破硅晶體管無法超越的極限，實(shí)現(xiàn)小得多的尺寸。

　　這個設(shè)計方案仍處于藍(lán)圖階段，研究人員計劃下一步制造出原型器件，檢驗(yàn)其效率。