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打破摩爾定律有望!別說 5 奈米以下是夢話,1 奈米電晶體出現了
作者Liu milo | 發布日期2016年10月07日19:30
台積電共同執行長劉德音先前在出席活動時才透露,目前已組成團隊著手 3 奈米研發,
業界一片驚奇,而且現在不只 3 奈米,1 奈米也來了!隸屬美國能源部的勞倫斯伯克利
國家實驗室 Ali Javey 團隊即宣稱,突破了物理極限,成功創造 1 奈米電晶體。
一般認為 5 奈米已超出電晶體矽材料的物理極限,但美國能源部旗下勞倫斯伯克利國家
實驗室當地時間 6 日發表一項研究成果,以科學家 Ali Javey 為首的團隊表示已成功創
造 1 奈米電晶體,長度大約是人類頭髮的十萬分之一。
研究團隊指出,製程成功微縮至 1 奈米就在於奈米碳管與二硫化鉬(MoS2)等材料的運
用。1 奈米大約是 2~3 個原子直徑,而奈米碳管管壁管壁僅一個原子厚,早已被視為有
望取代矽,藉以提升電晶體性能、超越摩爾定律的關鍵材料。而常被作為引擎潤滑油主要
成分的二硫化鉬(MoS2)近年也被視為新興材料廣泛應用於奈米電晶體、LED、雷射與太
陽能電池,也成了此次研究成功的重要關鍵要素。
場效電晶體透過汲極、源極間電流的流動與閘極的控制形成 0 或 1 的數位訊號,而奈米
製程所指的線寬就是閘極長度。電子透過矽的流動比二硫化鉬更輕、阻力更小,這對閘極
長度在 5 奈米或線寬更長時是優點,但在 5 奈米線寬以下,卻會出現量子力學裡所謂的
量子穿隧效應,部分電子可能穿透閘極產生漏電流,甚至讓電晶體整個無法關閉造成失控
。但透過二硫化鉬較矽來得重的特性,在較小線寬之下,還能有效控制電子流。
不過這一項研究仍在初步階段,研究主持人同時也是加州大學柏克萊分校電子工程及電腦
科學教授的 Ali Javey 自己也指出,該實驗尚未轉移至晶片上、將其放大數十億倍,但
Ali Javey 認為,這是一個啟發,摩爾定律不會只停在 5 奈米,透過半導體新材料的
應用與持續的研究,摩爾定律或將能延續下去。
這項研究同時也發表於 6 日最新發行的《科學(Science)》期刊。