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allbet:碳纳米管:“中国芯”的另一种可能

Allbet登录网址 2020年10月01日 科技 130 10
如果把芯片比作一栋屋子,晶体管就建房的“砖瓦”。多年来,晶体管一直以硅为质料,由此制成的硅基芯片手艺更新遵照摩尔定律,半导体产业专注于用不停缩小晶体管尺寸的设施提升芯片性能。现在,传统硅基晶体管性能提升已靠近其物理极限。为此,科学家一直试图寻找能够替换硅的芯片质料,生长下一代晶体管集成电路,一个备受瞩目的候选者,就是碳纳米管。
中国科学院院士、北京大学信息科学手艺学院电子学系教授彭练矛团队最近在国际顶级科学期刊《科学》上揭晓功效,首次在实验上显示出碳纳米管器件和集成电路较传统手艺的性能优势。碳基芯片的时代,似乎离我们又近了一步。

研究人员在光刻间事情

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碳纳米管为什么行?


上世纪末从牛津归国以来,彭练矛教授率领研究团队在碳基集成电路领域已经默默耕耘20余年,取得了一系列与碳基电子器件相关质料和制备工艺有关的突破性研究功效。
2017年,彭练矛团队开创集成电路无掺杂制备新手艺,首次制备出栅长仅5纳米的碳纳米管CMOS(互补金属氧化物半导体)器件——这是那时天下最小的高性能晶体管,综合性能10倍领先于同时期性能最优的硅基晶体管;其事情速率3倍于英特尔最先进的14纳米商用硅质料晶体管,能耗只有硅晶体管四分之一。
2018年,彭练矛团队再次突破理论极限,生长出新型超低功耗晶体管——狄拉克源晶体管,大幅降低了传统晶体管事情所需驱动电压。
最新的研究功效中,彭练矛团队与其合作者公布了多次提纯和维度限制自组装方式,在4英寸基底上制备出密度高达120根/微米、半导体纯度跨越99.9999%的碳纳米管平行阵列,并在此基础上首次实现了性能逾越一致栅长硅基CMOS手艺的晶体管和电路。

“碳纳米管要真正实现产业化,质料问题是最大限制。”彭练矛教授团队核心成员、北京大学电子学系碳基电子学研究中心张志勇教授先容,这一系列功效制备出了超高半导体纯度、顺排、高密度、大面积平均的碳纳米管阵列薄膜,“真正显示出碳纳米管在集成电路方面的潜力和性能优势”。
如何用一句话归纳综合这20年的甘苦?彭练矛说:“我们解决了20年来人人都知道却悬而未决的难题。”

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