通過使用與制造硅基晶體管相同的設(shè)備，可以實現(xiàn)這種快速生產(chǎn)。碳納米管場效應(yīng)晶體管（CNFET）比當前的硅芯片具有更高的能源效率，可用于制造新型的三維處理器，但是由于制造方面的限制，迄今為止它們大多存在于有限的空間中。現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)展示了如何使用現(xiàn)有的硅制造設(shè)施和半導(dǎo)體代工廠在200mm晶圓上大量制造CNFET，這是芯片設(shè)計的行業(yè)標準。

碳納米管場效應(yīng)晶體管

盡管數(shù)十年來技術(shù)進步一直在使硅基晶體管的制造價格下降，但隨著摩爾定律的實現(xiàn)以及隨著更多的晶體管被集成到集成中而使我們不再看到能源效率的提高，這種趨勢正在迅速接近尾聲。電路。

另一方面，根據(jù)MIT團隊研究的Max Shulaker的說法，CNFETS的能源效率遠遠高于硅基晶體管，“高出一個數(shù)量級……效率”。與在500攝氏度左右的溫度下制造的硅基晶體管不同，

CNFET可以在接近室溫的溫度下生產(chǎn)。Shulaker解釋說：“這意味著您實際上可以在先前制造的電路層之上直接構(gòu)建電路層，以創(chuàng)建三維芯片?！?“基于硅的技術(shù)不能做到這一點，因為會熔化下面的層。” 預(yù)期通過結(jié)合邏輯和存儲功能，這種由CNFET制成的3D計算機芯片將擊敗由硅制成的最新2D芯片的性能。

MIT研究人員Anthony Ratkovich（左）和Mindy D. Bishop舉了一個硅晶片的例子。圖片記入麻省理工學(xué)院

制造CNFET

可以使用各種方法來制造CNFET，但是，沉積納米管最有效的方法之一就是孵育。該方法涉及將晶片浸入納米管浴中，直到它們粘在晶片表面上。

盡管孵化方法在工業(yè)上是可行的，但這并不能以導(dǎo)致理想性能水平的方式對齊納米管，這在很大程度上取決于沉積過程。納米管以隨機方向或相同方向粘附在晶圓上，后者是理想的，但很難實現(xiàn)。哈佛-麻省理工學(xué)院健康科學(xué)與技術(shù)計劃的博士生Mindy Bishop解釋說：“要以完美的取向在數(shù)十億毫米的200毫米大晶片上放置數(shù)十億個直徑很小的納米管確實很困難?！?“要把這些長度標尺放到上下文中，這就像試圖以完全定向的干意大利面覆蓋新罕布什爾州的整個州一樣?！?/p>

經(jīng)過實驗，Bishop和研究小組得出結(jié)論，簡單的孵化過程將產(chǎn)生出可以勝過硅的CNFET。

快1，100倍

對孵化過程的仔細觀察向研究人員展示了他們?nèi)绾胃淖兎趸^程，使其更適合工業(yè)應(yīng)用。例如，他們發(fā)現(xiàn)間歇性干燥干晶圓的方法干循環(huán)可以將孵育時間從兩天減少到150秒。

在研究了用于制造CNFET的沉積技術(shù)之后，Shulaker及其同事進行了一些更改，與傳統(tǒng)方法相比，將制造過程加快了1100倍以上，同時降低了生產(chǎn)成本。他們的技術(shù)將碳納米管邊到邊沉積在晶圓上。

舒拉克說，他的研究代表著“邁出了一大步，使之躍入生產(chǎn)級設(shè)施?！?他補充說，彌合實驗室與行業(yè)之間的鴻溝是研究人員“很少有機會這樣做”。“但這是對新興技術(shù)的重要試金石?！毖芯繄F隊的下一步將是在工業(yè)環(huán)境中使用CNFET構(gòu)建不同類型的集成電路，并探索3D芯片可以提供的一些新功能。

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