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打破摩尔定律有望！1 纳米电晶体已出现？

2016-10-18 15:08:00 来源: 互联网

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半导体行业观察台积电共同CEO刘德音先前在出席活动时才透露，目前已组成团队着手 3 纳米研发，业界一片惊奇，而且现在不只 3 纳米，1 纳米也来了！隶属美国能源部的劳伦斯伯克利国家实验室 Ali Javey 团队即宣称，突破了物理极限，成功创造 1 纳米电晶体。

一般认为 5 纳米已超出电晶体矽材料的物理极限，但美国能源部旗下劳伦斯伯克利国家实验室当地时间 6 日发布一项研究成果，以科学家 Ali Javey 为首的团队表示已成功创造 1 纳米电晶体，长度大约是人类头发的十万分之一。

研究团队指出，制程成功微缩至 1 纳米就在于纳米碳管与二硫化钼（MoS2）等材料的运用。1 纳米大约是 2～3 个原子直径，而纳米碳管管壁管壁仅一个原子厚，早已被视为有望取代矽，借以提升电晶体性能、超越摩尔定律的关键材料。而常被作为引擎润滑油主要成分的二硫化钼（MoS2）近年也被视为新兴材料广泛应用于纳米电晶体、LED、激光与太阳能电池，也成了此次研究成功的重要关键要素。

场效电晶体透过汲极、源极间电流的流动与闸极的控制形成 0 或 1 的数码讯号，而纳米制程所指的线宽就是闸极长度。电子透过矽的流动比二硫化钼更轻、阻力更小，这对闸极长度在 5 纳米或线宽更长时是优点，但在 5 纳米线宽以下，却会出现量子力学里所谓的量子穿隧效应，部分电子可能穿透闸极产生漏电流，甚至让电晶体整个无法关闭造成失控。但透过二硫化钼较矽来得重的特性，在较小线宽之下，还能有效控制电子流。

不过这一项研究仍在初步阶段，研究主持人同时也是加州大学柏克莱分校电子工程及电脑科学教授的 Ali Javey 自己也指出，该实验尚未转移至芯片上、将其放大数十亿倍，但 Ali Javey 认为，这是一个启发，摩尔定律不会只停在 5 纳米，透过半导体新材料的应用与持续的研究，摩尔定律或将能延续下去。

这项研究同时也发布于 6 日最新发行的《科学（Science）》期刊。