纳米晶体管突破芯片极限

第7版(国际)
专栏：科技成果巡礼（3）

纳米晶体管突破芯片极限
赵俊杰
晶体管是当今计算机的基本元素。Intel的创始人之一戈登·摩尔于1965年预言，单位平方英寸芯片的晶体管数目每过18到
　　24个月就将增加一倍，这就是著名的摩尔定律。按摩尔定律计算，到2010年，一个芯片上晶体管的数量将超过10亿。科学界中绝大多数人都认为，传统的硅芯片技术将在未来的10至15年内达到物理极限，到那时硅不可能再缩小。那么用什么来取代硅晶体管呢？纳米晶体管是取代硅晶体管的首选。
　　去年10月18日，美国朗讯科技公司的贝尔实验室宣布，用一个单一的有机分子制造出了世界上最小的晶体管，针尖般大小的尺寸上可以容纳1000万个这种晶体管。这种晶体管被称为“纳米晶体管”，因为它们的大小接近1纳米，即十亿分之一米。这种纳米晶体管是以碳为基础，包含氢和硫的有机半导体分子为晶体管材料，以金原子层为电极。
　　包括两名中国科学家在内的研究小组说，制造这种晶体过程中的主要困难是如何确保电极之间只有一个分子，而且将电极装配到分子上并让电流通过这种小装置中。事实上他们无法把三个电极以手工安装到一个小分子上，但研究人员最终找到了一种“自装配”工艺，设法让分子自己找到接触点并进行自我“装配”，而且这种化学自我“装配”技术与硅晶体管的制造工艺相比更容易和便宜。
　　目前计算机的计算速度仍主要取决于独立晶体管的大小和它们之间的距离。部件的小型化可以大大缩短电子通过的距离，从而提高计算能力。而分子晶体管技术已成为晶体管发展过程当中最先进的技术之一，利用这种技术，未来的计算机芯片还可以大幅缩小。芯片上能够安装的晶体管数量越多，芯片传输信息的速度就会越快，因此，纳米晶体管的问世对芯片产业具有革命性的意义，表明科学家在超越晶体管技术障碍方面迈出了新的一步。