蓝冠招商《Q374919》自从20世纪60年代硅(Si)被用作制造集成电路的主要材料以来，人们就有兴趣用一种更理想的半导体来取代它。取代Si的各种争论主要是进一步缩放(即小型化，缩小)迫在眉睫的不可行性，蓝冠官网 金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，集成电路的基本设备。

自从20世纪60年代硅(Si)被用作制造集成电路的主要材料以来，人们就有兴趣用一种更理想的半导体来取代它。取代Si的各种争论主要是进一步缩放(即小型化，缩小)迫在眉睫的不可行性，金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，集成电路的基本设备。晶体管的缩放是由增加芯片上晶体管的密度的愿望驱动的，蓝冠注册 从而放大计算性能。单壁碳纳米管(CNTs)是由单个呈六角形排列的碳原子组成的原子层，卷成直径为1-2纳米的无缝圆柱体。它已经成为替代硅的首选。本文简要介绍了IBM当前项目的动机，这些项目将继续考虑CNTs用于未来的低电压高性能计算技术。

摩尔定律的消亡

在1965年的一篇研究论文中，英特尔最终的创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)对晶体管的缩放率进行了观察和预测——他的简单预测实际上成为了推动行业发展的法令，被称为“摩尔定律”。简单地说，该定律表明芯片上的晶体管数量大约每两年翻一番(时间框架在一到两年之间会改变几次)，如图1图所示。虽然持续的创新使Si MOSFET与摩尔的预测保持一致，但它越来越被广泛接受的是，末日即将到来——即使在未来几年。最有趣的是，Si MOSFET缩放的结束不一定是由于无法制造更小的晶体管;更确切地说，蓝冠招商 这是缩尺晶体管工作得很差，功率太高。正如约翰·马尔科夫在《纽约时报》最近的一篇文章中指出的那样，

问题不是他们不能把更多的晶体管塞到芯片上——他们肯定能做到——而是，就像一个城市不能为整个路灯系统提供电力一样，所有这些晶体管可能需要太多的电力来运行经济。”[1]

事实上，可以肯定地说，前四十年摩尔定律被认为已经消亡了十多年。如图1所示，为了满足特定的应用程序需求(高功率/性能或低功率/性能)，偏离法律已成为常见的做法。此外，推动更快和更有效的计算不再主要依赖于晶体管规模，而是越来越强调在架构级别(例如，多核处理器)。

碳纳米管的原因吗?

努力保持硅与预计晶体管规模的进展是越来越明显。为了保持Si的活力，最新的重大转变是2012年技术从平面器件向3D鳍(或三极管)结构的转变。然而，即使Si鳍被Si纳米线所取代，栅极长度(约10纳米)和电源电压(约0.8 V)的缩放限制——这两个未来技术节点要降低的关键指标——也几乎没有希望被克服。没错，Si的末日预言者已经存在多年了，创新不断地设法证明他们是错误的;但随着每一次创新，合成仪器的根本缺陷变得越来越明显，也越来越难以解决。考虑图1插图中的功率耗散图。我们已经达到了这样一个点:静态电源(当晶体管处于关闭状态时)比动态电源(开启状态)成本更高;这种现象被称为漏晶体管，很大程度上是由于在极小尺寸的器件中失去对电流的控制而造成的。对于沟道体厚度只有大约1纳米(10个原子)的CNTs，晶体管栅可以更有效地控制沟道中的电流，甚至当尺寸被大幅度缩小时也是如此。这一优点可以使动态和静态功耗的未来趋势更有希望，潜在地降低图1插图中所示的两条曲线。