一颗芯片如何将1万亿个晶体管精确集成

一颗芯片如何将1万亿个晶体管精确集成

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,其规模增长速度放缓。

为了纪念晶体管75周年诞辰,IEEE电子器件分会举办了一场盛会。在此活动中,有Fin-FET发明者胡正明教授回顾了晶体管的历史,并有行业领导者分享他们延续摩尔定律所采取的创新措施。

我们的时代是否仍需更先进的晶体管?胡正明教授坚定的回答是:“是,我们需要新的晶体管。”他给出了三个理由:首先,随着技术的进步,我们掌握了前所未有的能力;其次,不同于其他技术领域,由于半导體技術可以使用相对较少材料并不断缩小尺寸,因此IC正在变得更加高效和节能;最后,从理论上讲,可以实现极低能耗处理,而现有许多技术已经达到其能源效率极限。

2030年之前,我们可能能够在单个芯片中集成1万亿个晶体管。这是一个既令人兴奋又充满挑战性的目标,因为它要求我们克服经济和技术上的障碍。

尽管研发新型晶体管面临巨大的挑战,但英特尔等公司持续投入资源,以期望未来可以实现这一目标。他们利用如环栅(GAA)制造方法、3D CMOS结构以及2D材料等新技术来推动这一方向。例如,他们展示了一种全环绕栅极堆叠式纳米片结构,它使用厚度仅三原子层级别2D通道材料,并且在室温下实现了近似理想的低漏电流双栅极结构开关。此外,他们还通过混合键合技术进一步提升性能与功率密度,将互连间距微缩到3微米,并将多芯片互连中的材料替换为无机材料以提高兼容性。

虽然将1万亿个晶体馆集成到一个芯片中是一项巨大的任务,但如果成功,它将彻底改变我们的世界,让我们思考当这种科技成为现实时,我们生活将如何变化。(雷峰网(公众号:雷峰网))