碳納米管制成的微處理器面世

英國(guó)《自然》雜志日前發(fā)表了一項(xiàng)計(jì)算科學(xué)最新進(jìn)展：美國(guó)麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)利用14000多個(gè)碳納米管晶體管，制造出16位微處理器，并生成這樣一條信息。其設(shè)計(jì)和制造方法克服了之前與碳納米管相關(guān)的挑戰(zhàn)，將為先進(jìn)微電子裝置中的硅帶來一種高效能替代品。

電子器件中所用的硅晶體管正達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)，無法進(jìn)行有效擴(kuò)展以推動(dòng)電子學(xué)的進(jìn)步。而碳納米管是一種潛在的可用于制造高效能器件的替代材料，又名巴基管，重量很輕，結(jié)構(gòu)特殊——主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。目前碳納米管已經(jīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能，但其自身的缺陷和可變性，限制了這些微型碳原子圓柱體在大規(guī)模系統(tǒng)中的應(yīng)用。

此次，麻省理工學(xué)院科學(xué)家馬克斯·舒拉克及同事設(shè)計(jì)和構(gòu)建了一種碳納米管微處理器，來解決這類問題。他們利用一種剝落工藝防止碳納米管聚合在一起，以防晶體管無法正常工作。此外，通過精細(xì)的電路設(shè)計(jì)，減少了金屬型碳納米管而非半導(dǎo)體型碳納米管的數(shù)量，后者的存在不會(huì)影響電路的功能，從而克服了和碳納米管雜質(zhì)相關(guān)的問題。

研究團(tuán)隊(duì)將該微處理器命名為“RV16X-NANO”，并在測(cè)試中成功執(zhí)行了一個(gè)程序，生成信息：“你好，世界！我是RV16XNano，由碳納米管制成?！?/p>

研究人員總結(jié)稱，鑒于這個(gè)微處理器的設(shè)計(jì)和制造采用了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此這項(xiàng)研究為超越硅的電子學(xué)指明了一個(gè)富有前景的發(fā)展方向。

一直以來，人們都預(yù)測(cè)硅在芯片領(lǐng)域的主導(dǎo)地位可能會(huì)終結(jié)于碳納米管之手。因?yàn)榕c傳統(tǒng)晶體管相比，后者體積更小、傳導(dǎo)性更強(qiáng)，還支持快速開關(guān)，性能和能耗表現(xiàn)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)硅材料。但多年來，碳納米管一直未能走上實(shí)際應(yīng)用之路，原因之一是它的生長(zhǎng)方式并不愿意“受人控制”；其二是雜質(zhì)問題，只要存在少量金屬性碳納米管，就會(huì)損害整個(gè)處理器的性能?，F(xiàn)在，盡管我們深知碳納米管替代傳統(tǒng)硅晶體管的日期仍需以10年為單位計(jì)算，但最重要的一步已經(jīng)邁出，其給芯片領(lǐng)域帶來的革命，指日可待。