纳米技术取代硅芯片 计算机性能大跃进

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【大纪元5月25日讯】IBM研究员已利用纳米碳管(carbon nanotubes)制成晶体管，执行性能优于同类的硅材质晶体管。碳可能成为未来计算机发展基石的论点，因这项进展而获得进一步的支持。

ZDNet China5月24日消息,在20日这一期的“应用物理学刊”(Applied Physics Letters)，IBM研究员阐述以纳米碳管制成的晶体管，何以能产生比当前硅或金属材质晶体管多两倍多的电流。纳米碳管是细长的碳分子束，硅和金属制的晶体管则是目前芯片的制造基础。

使电流扩增，可能导致更快速的晶体管和集成电路。且由于晶体管和集成电路是制造芯片的基石，新的发现暗示，有朝一日，碳可能成为明日计算机的基本材料。

IBM纳米级科学研究经理Phaedon Avouris说：“碳晶体管性能超越硅晶体管，在性能方面进步良多。”纳米又称“毫微米”，意指十亿分之一公尺。

研究员指出，纳米技术，亦即纳米级的制造技术，虽然仍处于初期发展阶段，但该技术未来数十年的发展攸关各种产业的前途。例如，通用汽车公司(GM)正尝试研发质地更强的汽车材质，运用的就是纳米技术方法。

在高科技领域，IBM、惠普及其它公司也正从事以纳米技术打造极微电路的实验。未来，那些电路可能用来制造廉价的传感器，用于侦测瓦斯漏气或其它环保灾害。或者，也许20年后，以纳米技术打造的小型数据储存装置或计算机芯片就会问世。

纳米碳管为何广受重视?现今的计算机处理器容纳的电路已高度密集，令许多人认为，在经济效益的前提下，传统的芯片设计和制造方法只能再沿用15年到20年。

对照下，纳米碳管的分子会自行排列组合，成为雪片一般的图案，所以个别的芯片电路不再需要预先绘制。这种彻底的改变会大幅降低半导体工业的人力、厂房和设备成本。

Avouris另指出，因为电子穿越碳管的方式不同，芯片性能也会改良。就传统的导线电路而言，设计人员必须处理阻力问题，也就是造成电子流动减缓的力量和障碍，但那么一来会造成电子分散开来，造成散热和能量耗损。

纳米碳管因为极为细长，电子无法向侧方偏斜，因此必须要费很大的工夫，才能阻止或扭转电子的流动。 理论上，纳米碳管可让工程师建造更省电的芯片(因为导电过程的电力耗损较少)，或者说，可在等量的电力下提供更高的性能。

当然，这些优点仍停留在假设阶段。例如，研究员最近研判，在纳米碳管细薄的接触端点，有某种能量障碍，是标准硅晶体管所无的。研究员也尚未充分探究分子自我排列组合的能力。

制造纳米碳管仍是冗长、艰难的过程。Rice大学研究员创立的Carbon Nanotechnologies公司，在化学液中培养碳管，作法是在富含碳的石化液体中置入一颗金属粒子。经过加温到超过摄氏1,000度后，自金属释出的碳分子开始形成管束状。

IBM向Carbon Nanotechnologies取得碳束，再把它们插入自制的芯片中。

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