1nm是什么概念?用对比就很清晰了,一个硅原子才。1nm都没有三个硅原子合在一起大,也就是说,1nm芯片晶体管结构中栅极的线宽,仅够两个硅原子并列,三个都挤不下。
从当前的理论来看,1nm芯片已是硅基芯片的理论极限了,因为到了这个制程工艺,量子隧穿的效应将无法避免,简单来说,就是电子会从一个晶体管无法控制地跑向另一个晶体管,使得晶体管的“0”和“1”状态混乱起来,导致该晶体管失效,芯片也就自然无法正常工作。
其实在7nm制程时,量子隧穿效应已有一定机率出现了,只是通过特殊的新结构来解决罢了,但这样的结果就功耗加大,芯片发热量增加。
而且这样的新结构到了1nm时,因为量子隧穿效应的发生率太高而失效,能耗与发热量都超过了可以接受的范围。
当然,理论是不断地进化的,据说IBM与三星在不久前就声称研究出了所谓的“VTFET技术”,即“垂直传输场应晶体管技术”,以垂直方式堆叠晶体管,让芯片的电流以垂直的方式进行流通,以此减少量子隧穿效应,进而将硅基芯片的制艺推进到1nm以内。
然而这更像是拿着不完善的实验室数据来吹嘘,提前吸引市场关注、提振股价,距离实验室出成果还有遥远的距离。
正因为目前最成熟的硅基芯片都无法解决1nm芯片的量子隧穿效应,秦克对这份S级知识充满了兴奋,他很想看看系统的知识里,是如何解决这个量子层面的难题。
而这篇《一种适用于1nm芯片的全新型碳晶复合纳米材料制作全流程》里提及到的碳晶复合纳米材料,确实也给了他非常大的惊喜。
虽然没法子全部看明白,但七成左右的内容秦克还是能弄懂的,关键的技术细节部分不懂也能能猜个大概。
他越看越是精神振奋。
系统这份S级知识的核心是“碳晶复合纳米材料”,这是碳基路线的新型材料。
碳基芯片并不是什么新概念,各国都加大力度来研究这个新方向,它的代表就是石墨烯芯片。
当科学家们发现硅基芯片已几乎将“摩尔定律”折腾到失效了,就开始从芯片材料上着手,尝试寻找替代硅基材料的新型材料,目前主流的就是碳基材料,已有了不少的研究成果。
最出名的是基于碳的N型半导体、P型半导体,以及碳纳米管场效应晶体管。
夏国在这方面弯道超车,走在世界的前列。秦克在年初时从《物理学报》看到的那篇由姚文城、方世骥写的《基于冷源晶体管物理机制的亚60器件模拟研究》,里面提及到的就是“迪拉克冷源晶体管”也是属于碳纳米管场效应晶体管材料之一。
但包括夏国在内,这些碳基材
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