中国芯片公司如何集成1万亿个晶体管的物品

中国芯片公司如何集成1万亿个晶体管的物品

在1947年12月,人类迎来了半导体放大器件的诞生,这一发明被命名为晶体管。自此之后,晶体管不仅改变了世界,还促进了技术的飞速发展。然而,随着时间的推移,晶体管本身也面临着发展瓶颈,摩尔定律开始放缓。

为了纪念晶体管75周年诞辰,IEEE电子器件分会举办了一次活动。在这次活动中,Fin-FET发明者胡正明教授回顾了晶体管过去的发展,同时行业领先者如英特尔分享了延续摩尔定律所做出的创新。

胡正明教授坚信我们仍需要新的晶体管,他提供了三个理由:首先,我们已经掌握了一些前所未有的新能力,如计算、高速通信和人工智能;其次,大范围应用改变了科技、工业和科学,而半导体技术没有受到材料和能源使用限制;最后,一种理论效率可以将信息处理能量减少到今天水平的千分之一以下。

2030年之前,我们预计单个芯片能够包含1万亿个晶体管,但研发这样的新型晶体片面临经济和技术上的挑战。虽然开发道路充满坎坷,每隔几十年都会有巨大的挑战,但通过CMOS、3D Fin-FET以及多核架构等技术解决过这些问题。

目前正在采用环栅(GAA)制造新的晶体管,并且英特尔正在使用RibbonFET结构来进一步缩小尺寸。但是,由于源极与漏极之间距离缩小导致短沟道效应的问题,现在学术界探索非硅材料作为通道材料,以改善这一情况。此外,一些研究人员还在利用2D材料作为通道材料,它们具有更好的电子流动性。

除了这些方法之外,即使是传统封装技术也能提升单个设备中的晶 体 管数量。英特尔在这个领域取得了一定的进展,并展示了一种全环绕栅极堆叠式纳米片结构,这种结构使用厚度只有三原子层级别的2D通道材料,并实现低漏电流双栅极结构开关功能。这一切都表明,在即将到来的未来中,我们可能会看到更加高性能、高效率的大规模集成电路。