Vissa experter inom elektronikteknik har föreslagit att användningen av kiselkompletterande metalloxidhalvledare (CMOS) kommer att börja minska snabbt i slutet av 2020. Trots deras förutsägelser en klass av alternativa material som effektivt kan upprätthålla beräkningskraften hos nya enheter, med bibehållen god energieffektivitet ännu inte klart fastställt.

Under de senaste åren, forskare har föreslagit flera material som i slutändan kan ersätta nuvarande CMOS -enheter. Några av de mest lovande kandidaterna är kol-nanorör (CNT) -baserad elektronik, som kan tillverkas med en mängd olika tekniker.

Ett team av forskare vid Peking University och Xiangtan University i Kina har nyligen genomfört en studie som undersöker potentialen hos CNT -material för att tillverka elektronik. I deras papper, publicerad i Nature Electronics , forskarna diskuterade utvecklingen av nanorörbaserade CMOS-fälteffekttransistorer över tid, samtidigt som man lyfter fram några av de CNT -material som för närvarande är tillgängliga för elektroniktillverkare.

"CNT är ett idealiskt elektroniskt material som erbjuder lösningar där andra halvledare i grunden misslyckas, särskilt när den skalas till dimensionen under 10 nm, "Lianmao Peng, en av forskarna som genomförde studien, berättade TechXplore. "I det här arbetet, vi visade att CNT-baserad elektronik har potential att överträffa kiselteknologins med stor marginal (experimentellt visat över tio gånger fördel) och att storskaliga integrerade kretsar (IC) kan konstrueras med hjälp av kolnanorör. "

De relevanta fysiska parametrarna för CNT, såsom deras struktur och elektroniska egenskaper, är nu välkända inom området. För att effektivt utforska de potentiella begränsningarna för CNT -material, Peng och hans kollegor Zhiyong Zhang och Chenguang Qiu analyserade således prestanda och egenskaper hos enskilda CNT, med fokus på dessa specifika parametrar.

"Våra resultat visar att vid tekniknoder under 10 nm, CNT -transistorer kan vara tre gånger snabbare, och 4 gånger mer energieffektiva än sina kisel -motsvarigheter, "Peng förklarade." Vi demonstrerade det, även använda den mycket begränsade universitetsfabriken för tillverkning, vi kan tillverka transistorer som överträffar kiseltransistorer många gånger, vilket indikerar att chipindustrin kan gå vidare med den nuvarande hastigheten i många fler decennier. "

Studien utförd av Peng och hans kollegor ger ytterligare bevis som tyder på att CNT -transistorer är ett livskraftigt och önskvärt alternativ till nuvarande CMOS -enheter av kisel. I deras analyser, forskarna belyste också några av fördelarna och nackdelarna med de medelstora integrerade kretsarna som hittills har utvecklats, liksom de utmaningar som för närvarande förhindrar deras storskaliga genomförande.

Enligt Peng och hans kollegor, utveckla integrerade kretsar (IC) med nya 3-D-chipstrukturer kan förbättra prestandan hos CNT-material ytterligare, vilket gör dem upp till hundratals gånger starkare. Deras analyser och tidigare resultat som samlats in av andra forskargrupper antyder i slutändan möjligheten att CNT-teknik är lösningen för att leverera kraftfullare och mer energieffektiv chipteknik under tiden efter Moore.

"Just nu, vi kan tillverka några extremt kraftfulla transistorer på enskilda CNT, men inte särskilt komplicerade IC:er, "Sa Peng." Å andra sidan, vi kan bygga CNT-baserade IC:er med över 10 000 transistorer i tredimensionella med hjälp av tunn CNT-film men med mycket begränsad prestanda. I framtiden, vi måste kombinera de två forskningsriktningarna, bygga högpresterande storskaliga IC:er med CNT-filmer med högre prestanda än kiselchipteknik. "

© 2019 Science X Network