一颗芯片如何集成十亿级晶体管的神奇
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，晶体管面临着发展瓶颈，其改写世界的能力开始受到挑战。
为了纪念晶体管75周年之际，IEEE电子器件分会组织了一次盛大的活动。在这场活动中，Fin-FET发明者胡正明教授回顾了晶体管过去的辉煌，同时行业领先者如英特尔分享了他们在延续摩尔定律上的创新成果。
当被问及是否还需要更好的晶体管时，胡正明教授坚定的回答是“是”，并给出了三个理由：首先，我们已经掌握了前所未有的新能力，如计算、高速通信等；其次，我们可以通过半导體技術進步而减少对材料和能源的使用；再次，从理论上讲，我们有可能将信息处理能量降低到目前水平的一千分之一以下。
胡正明相信，在应对全球变暖和气候变化方面，更强大的工具至关重要。他认为，无论如何都需要新的晶体管来帮助我们应对这些挑战。
虽然研发制造出新的晶体 管已成为巨大的挑战，但业界仍然持续寻找解决方案。例如，由于传统硅材料带来的短沟道效应问题，现在正在探索使用非硅材料作为通道材料，以改善这一问题。此外，一些学术研究也提出了使用过渡金属硫化物作为通道材料，这种材料具有电子流动性好且厚度仅三原子层，因此非常有利于应用于这种情况下。
英特尔也在2D材料领域进行了大量研究，并展示了一种全环绕栅极堆叠式纳米片结构，该结构利用厚度仅三个原子的2D通道材料，并在室温下实现了近似理想的低漏电流双栅极结构开关效果。此外，他们还取得了一些3D封装技术上的新进展，将功率密度和性能提升到了与之前相比10倍以上。
未来预测显示，从2023年到2030年之间，每个设备中的芯片数目将翻转十番，即从1万亿个晶体管增加到1万亿个。如果这样的目标能够实现，那么我们的世界将会经历一个前所未有的革命性变化。但要达到这个目标，就必须依赖于像英特尔这样的大型企业不断投入研发资源，并尝试多种可行技术以克服当前面临的问题。
