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从硅晶体管到碳纳米管 芯片制造酝酿革命 |
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| http://cn.newmaker.com
6/1/2005 12:14:00 PM
佳工机电网
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芯片巨人Intel公司为推行它新一代的处理器,努力发展对碳纳米管的研究，它是由碳六角形构成的微小管子，是正在兴起的纳米技术科学的一个领域。
对于Intel，IBM芯片制造商来说，纳米技术可以促进它们处理器和内在的性能，它大大改进了商业领域中起重要作用的计算机上的芯片性能。
Intel研究院技术分析员为Rob Willoner说，Intel公司的科学家已经预测到了在以后的晶体管中使用碳纳米管这项技术，在芯片中可以使用微小的开关来传送电子信号。
出席在这个星期在纽约召开的NanoBusiness 会议的公司，都设想可以利用纳米技术为通信装置开发微小收发器，可以利用纳米纤维使使衣物更加结实，甚至还设想利用它来找到一种治疗像癌症这样疾病的新方法。同时亿万资金都投入到了纳米技术研究和发展中。仅其中的一项，在今后几年内将会投资大约四十亿美元。
但是，尽管资金和许多新运作的公司都将自己的想法投入了市场，并且媒体的大肆炒作，但也只是针对芯片这一领域——一些大名鼎鼎的公司譬如Intel，仍然对这项技术持保留态度，虽然他们确实盼望纳米技术能够导致突破，这可能是在他们实现之前的必然经历的阶段。
芯片制造商将会继续使用硅，它是芯片制造业一直使用的基本材料。Intel公司的一个计划是至少有四个基于硅的芯片制造工厂，最晚一个可能会在2011年开始。
目前想要减少硅晶体管的大小， 只能让那些芯片制造商通过在他们的处理器中集成多个晶体管来提高他们的芯片的性能，这也将最终达到极限，导致芯片制造商在另外的方面再进行研究。(半导体协会预测大约会在2020年左右，这种局面可能会得到突破性的解决) 。
这就直接指向了纳米管，纳米线或其它材料和生产工艺，这些都导致纳米技术进入了实质性的研究阶段。
Willoner 说，"在不久的将来，可能会在2020年左右，我们的产品都会是基于硅材料的，硅工业流程也已经相当地成熟，它是一种非常好的材料。所以我们还有足够的理由来继续使用它。
"但是你会看很多材料仍在继续使用。它们就像是建筑中使用的钢筋和混凝土一样，你将会看他们仍会被长期继续使用，但是也会不断的有一些新的材料增加进来，这与我们硅材料的情况很类似。
加利福尼亚圣塔克来拉的Intel公司和总部设在Armonk，N .Y的IBM公司以及一些其他 的公司仍然活跃在这个问题上。公司正在准备使用碳纳米管或其它纳米结构来制造更小的晶体管。
因而结合了硅材料和碳纳米晶体管的合成芯片是许多可能性中的一种。 一些芯片也许使用传统基于硅的晶体管来处理数据，但会在内存中使用纳米技术。
但是有一件事情已经很明显了，以前Intel都是依靠大学来为它提供最先进的研究，但这一次它却将它的碳纳米管研究计划在自己公司内部进行开发，这足以看出公司对这个领域的重视。
早先未公开的Intel碳纳米管研究战略研究计划，这个计划由十个研究人员组成，他们负责对纳米管将来能否成为制造晶体管的一种方法进行评估。 他们在不断试验纳米管的导热能力，从而来决定是否可以使用它来改进芯片冷却能力。这种纳米管可以用在芯片和他们的水槽之间的薄膜上，从而来加速散热。
公司发言人说，项目仍然是处于早期研究阶段，还面临着一些相当基本的挑战，包括分开和装配管的方法。
Intel同样也在研究纳米线，一方面是为了履行与初创公司Nanosys 协议，另一方面也是为开发一种新型的硅晶体管。Willoner说，那些设备被称为三栅极晶体管，在2007 年和2009 年之间就可以普及。 因而他们会在Intel纳米晶体管进入市场之前占领市场。
三栅极晶体管比标准的晶体管能更好的控制它们的开关状态，这就意味他们放电不是很快。虽然现在有很多技术与它竞争，但是晶体管做得越小，放电就会变得更加严重。相对于其它的设计，他们更加容易制造。那能意味他们会应用相当长的一段时间。
IBM公司与许多其它芯片制造商进行合作，并且根据合同制造芯片， 同样也在较宽的范围内研究处理器和内存使用的纳米技术。
IBM研究院物理学负责人Tom Theis 说，"从1998年我们就开始研究碳纳米晶体管。 第一台设备[从纳米管制造出来的晶体管]是出于好奇"，但是他说，"经过验证，它的性能要比任何一台硅设备的性能要强得多"。
尽管他们对纳米管留下了深刻的印象，IBM 也同样规划了它的未来晶体管设计，他们仍然是使用自己的多栅极硅晶体管，被业界称为"双闸极式晶体管" 。
Theis 说，我们会将我们所学到的知识用到开发任何一个小设备[或晶体管]，不管它是否利用纳米管，纳米线或者其他别的技术。"我们并不能肯定我们所要开发的最佳晶体管到底是什么样子，这需要我们继续进行探索"。
Theis 说，芯片制造商将使用任何必要的方法来生产高性能的处理器，高容量，更加迅速的存储设备来代替今天的闪存。通过这些开发，他们的目标是用高性能的服务器来推进企业技术进步，也为了开辟新的领域，譬如具有超大内存的超性能手机。
他说，"不远的将来，我们会把产品做得更小，更快，更加便宜"。
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