IBM Research tillkännagav idag ett stort teknikgenombrott som kan påskynda kolnanorör som ersätter kiseltransistorer för att driva framtida datorteknik.
IBM -forskare demonstrerade ett nytt sätt att krympa transistorkontakter utan att minska prestanda för kolnanorörsenheter, öppnar en väg till dramatiskt snabbare, mindre och mer kraftfulla datorchips utöver möjligheterna hos traditionella halvledare. Resultaten kommer att rapporteras i 2 oktober -numret av Vetenskap .
IBMs genombrott övervinner ett stort hinder som kisel och eventuell halvledartransistorteknik står inför när de ska ner. I vilken transistor som helst, två saker skala:kanalen och dess två kontakter. När enheterna blir mindre, ökat kontaktmotstånd för kolnanorör har hindrat prestandavinster fram till nu. Dessa resultat skulle kunna övervinna kontaktmotståndsutmaningar ända fram till 1,8 nanometer noden - fyra tekniska generationer bort.
Kolnanorörsflisar kan kraftigt förbättra kapaciteten hos högpresterande datorer, gör att Big Data kan analyseras snabbare, öka kraften och batteritiden för mobila enheter och sakernas internet, och låta molndatacenter leverera tjänster mer effektivt och ekonomiskt.
Kiseltransistorer, små switchar som bär information på ett chip, har gjorts mindre år efter år, men de närmar sig en punkt med fysisk begränsning. Med Moores lag som tar slut, krympande storleken på transistorn - inklusive kanaler och kontakter - utan att kompromissa med prestanda har varit en irriterande utmaning som oroar forskare i årtionden.
IBM har tidigare visat att kolnanorörstransistorer kan fungera som utmärkta switchar vid kanaldimensioner på mindre än tio nanometer - motsvarande 10, 000 gånger tunnare än en hårstrå och mindre än hälften av storleken på dagens ledande kiselteknologi. IBM:s nya kontaktmetod övervinner det andra stora hindret för att införliva kolnanorör i halvledarenheter, vilket kan resultera i mindre chips med högre prestanda och lägre strömförbrukning.
Tidigare i sommar, IBM presenterade det första 7 nanometer noden kisel testchip, skjuta gränserna för kiselteknologi och säkerställa ytterligare innovationer för IBM Systems och IT -industrin. Genom att främja forskning om kolnanorör för att ersätta traditionella kiselanordningar, IBM banar väg för en framtid efter kisel och levererar sin FoU-investering på 3 miljarder dollar som meddelades i juli 2014.
"Dessa chipinnovationer är nödvändiga för att möta de nya kraven för molndatorer, Internet of Things och Big Data -system, "sa Dario Gil, vice president för Science &Technology på IBM Research. "När kiseltekniken närmar sig sina fysiska gränser, nya material, enheter och kretsarkitekturer måste vara redo att leverera den avancerade teknik som kommer att krävas av den kognitiva datortiden. Detta genombrott visar att datorchips tillverkade av kolnanorör kommer att kunna driva framtidens system tidigare än industrin förväntade sig. "
En ny kontakt för kolnanorör
Kolnanorör representerar en ny klass av halvledarmaterial som består av enkla atomark av kol som rullas ihop till ett rör. Kolnanorören utgör kärnan i en transistoranordning vars överlägsna elektriska egenskaper utlovar flera generationer av teknikskalning bortom de fysiska gränserna för kisel.
Elektroner i koltransistorer kan röra sig lättare än i kiselbaserade enheter, och den ultratunna kroppen av kolnanorör ger ytterligare fördelar i atomskala. Inuti ett chip, kontakter är ventilerna som styr flödet av elektroner från metall till kanalerna i en halvledare. När transistorer krymper i storlek, det elektriska motståndet ökar i kontakterna, vilket hindrar prestanda. Tills nu, att minska storleken på kontakterna på en enhet orsakade ett proportionellt försämrat prestanda - en utmaning för både kisel- och kolnanorörstransistorteknik.
IBM -forskare var tvungna att avstå från traditionella kontaktscheman och uppfann en metallurgisk process som liknar mikroskopisk svetsning som kemiskt binder metallatomerna till kolatomerna i ändarna av nanorör. Detta "slutbundet kontaktschema" gör att kontakterna kan krympa ner till under 10 nanometer utan att försämra prestandan hos kolnanorörsenheterna.
"För all avancerad transistorteknik, ökningen av kontaktmotståndet på grund av minskningen av transistornas storlek blir en stor flaskhals för prestanda, "Tillade Gil." Vår nya metod är att få kontakten från slutet av kolnanoröret, som vi visar försämrar inte enhetens prestanda. Detta för oss ett steg närmare målet med en kolnanorörteknik inom decenniet. "
