IBM科学家揭示碳纳米管技术延续摩尔定律
IBM研究科学家Qing Cao揭示碳纳米管互连突破性方法。
硅基芯片即将放缓长期驱动研究者寻找替代方案。IBM的Qing Cao主张碳纳米管（CNTs）——仅几原子宽的碳圆柱薄片——提供路径，实现更小、更快、更节能晶体管，延续摩尔定律数十年。
今年获MIT Technology Review“35岁以下先锋”认可，Cao在TR's EmTech剑桥会议展示如何将CNTs精准排列为密集阵列并键合至微型金属连接器。此技术铺平CNTs缩放至匹配当今硅芯片尺寸之路。
硅的极限何在？CNTs如何超越？
Qing Cao： 当前硅芯片在22nm集成数十亿晶体管，7nm节点已制造。但硅在5-6nm因量子隧穿效应触及物理屏障。CNTs直径约1nm（四原子宽），支持5nm及以下器件。此尺度下CNT晶体管速度是硅两倍，功耗不足一半。
为何CNT芯片尚未商业化？
QC： 器件尺寸缩小时，连接晶体管的互连也须微缩。金属连接器缩至10nm以下阻抗剧增，削弱性能。我们Thomas J. Watson研究中心团队设计CNT末端与钼线的稳健化学键，证实即使40原子宽金属连接也能保持器件性能。
构建完整CNT晶圆仍具挑战。我们设计自组装工艺将CNTs排列为晶圆级并排阵列，实现金属接触最小电阻损耗集成。此组合可产出比硅更小、更快、更节能芯片，有效延展摩尔定律。
何时能在消费电子见到这些芯片？
QC： 预期10-15年内CNT基器件进入产品，延续摩尔定律至少二十年。长期愿景：单处理器集成1万亿晶体管——超越银河系恒星数量。
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