IBM芯片技術(shù)獲得重大突破 徹底顛覆摩爾定律？

芯片制造業(yè)日前又迎來(lái)了一個(gè)期盼已久的好消息。在過(guò)去的幾十年中，芯片技術(shù)工程 
師們一直在努力尋找一種能使普通硅片發(fā)光的技術(shù)途徑。如果找到了這樣的途徑，那么硅片就不僅僅能用來(lái)制造計(jì)算機(jī)芯片，而且它還能夠用于微激光器(microlasers)和發(fā)光二極管(LED)等光纖設(shè)備的制造。目前微激光器和和發(fā)光二極管的應(yīng)用材料主要還是采用價(jià)格昂貴的砷化鎵。如果使硅片能夠同時(shí)承擔(dān)計(jì)算機(jī)芯片和光纖設(shè)備的兩項(xiàng)功能，無(wú)疑將使芯片制造技術(shù)得到極大的簡(jiǎn)化，制造成本也將大為減低。

　　拿電信業(yè)光纖網(wǎng)絡(luò)使用的交換機(jī)設(shè)備為例，目前這種交換機(jī)中同時(shí)要使用硅芯片和鎵芯片。二者的分工也很明確：鎵芯片負(fù)責(zé)發(fā)送和接收承載了數(shù)據(jù)的光脈沖；而硅芯片則負(fù)責(zé)將這些數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理分派，指定它們的最后目的地。如果能有一種材料能同時(shí)承載上述兩種功能，那么這種材料給芯片制造業(yè)所帶來(lái)的技術(shù)革新是不言而喻的。IBM經(jīng)過(guò)多年的探索，目前就已經(jīng)找到了能符合上述功能的新材料。但它并不是傳統(tǒng)的硅片。在IBM今年5月2日召開的技術(shù)發(fā)布會(huì)上，該公司展示了這種新材料，即碳納米管。碳納米管的體積很小，它比人的頭發(fā)要薄10萬(wàn)倍。

　　很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，業(yè)界一直認(rèn)為碳納米管最有可能成為硅材料的未來(lái)繼承者，并認(rèn)為碳納米管最有可能在2015年左右正式投入商用市場(chǎng)。這種新材料的最大優(yōu)勢(shì)就是它既可以承擔(dān)導(dǎo)線(即代替目前排布在芯片上的銅或鋁電路線)的功能，也可以承擔(dān)半導(dǎo)體(即晶體管的開關(guān))的功能。同時(shí)它還具備能夠“關(guān)閉環(huán)路”的光學(xué)功能。IBM納米管研究部門主管費(fèi)登-艾文里斯(Phaedon Avouris)興致勃勃地表示，納米管的功能真是太全面了。

　　IBM在技術(shù)發(fā)布會(huì)上展示了一件紅色納米型LED。研究者從1.4納米寬的納米管的一端發(fā)射了一股電子束，并同時(shí)從正極空位發(fā)射另一股電子束。當(dāng)兩股電子束在管中相遇之后就相互碰撞而產(chǎn)生出紅外線光束。而這種光束的波長(zhǎng)正好與目前光纖網(wǎng)絡(luò)所使用的光脈沖相一致。艾文里斯表示，如果使用體積較大或較小的納米管，就可以產(chǎn)生其他顏色的光束。

　　艾文里斯表示，通過(guò)正反兩極發(fā)送電子束使它們發(fā)生碰撞而產(chǎn)生光束的方法并不是什么新發(fā)明，問(wèn)題是以前的方法所產(chǎn)生的光束質(zhì)量很差，光束顯得非常黯淡，且斷斷續(xù)續(xù)，因而很難對(duì)這些光束加以應(yīng)用。

　　而要使電子碰撞所產(chǎn)生的光束在質(zhì)量上得到全新的提高，唯一的辦法就是讓相遇的兩股電子束中的粒子不間歇地發(fā)生碰撞。以前的管道因?yàn)橹睆教蠖鵁o(wú)法實(shí)現(xiàn)這一功能，但納米管的出現(xiàn)就使這一難題迎刃而解。因?yàn)榧{米管的體積很小，互相碰撞的粒子很難發(fā)生擦肩而過(guò)的現(xiàn)象。

　　另外一個(gè)新發(fā)明就是IBM在2001年所研制的新型晶體管。傳統(tǒng)的硅晶體管只能單獨(dú)處理電子束或正極空位，二者不可兼得。但I(xiàn)BM的新型硅晶體管就能做到同時(shí)處理兩種電子束。這就是所謂的雙極晶體管技術(shù)。這樣就使得納米管LED與目前的硅電路線有機(jī)地組合到一起成為了可能。

　　IBM的這種新技術(shù)很有可能使納米管在2015年之前就用于商用芯片制造領(lǐng)域。業(yè)界人士普遍認(rèn)為，關(guān)于芯片制造技術(shù)的摩爾定律將在2015年徹底失效，但IBM納米管技術(shù)的出現(xiàn)或許能徹底改變?nèi)藗兊目捶ā?原文作者：Otis Port。編譯：明月）