UWB芯片如何将1颗小巧的物品内置成百万级晶体管

回顾自1947年晶体管诞生至今，人类已实现了前所未有的技术飞跃。随着时间的推移，我们对晶体管的需求日益增长，但其发展也面临瓶颈。如何延续摩尔定律成为当下最紧迫的问题。2022年，作为晶体管诞生75周年的纪念之际，IEEE电子器件分会举办了一场盛会，行业巨头如英特尔分享了他们在延续摩尔定律方面取得的创新成果。

胡正明教授在活动中强调：“我们需要新的晶体管”，他给出了三个理由：首先，新能力不断涌现，如人工智能和互联网；其次，半导体技术能够高效、节能地改变世界；再者，一些理论上的可能性尚待探索，比如极低能量消耗。

然而，即便如此，对于研发出新的晶体管而言挑战重重，无论是经济还是技术层面都存在困难。在历史上，每隔一段时间都会有巨大的挑战出现，比如芯片动态功耗问题和静态功耗问题，这些都是需要克服的障碍。

目前研究人员正在采用3D CMOS结构环栅（GAA）制造新型晶体管，并且英特尔等公司已经开始使用RibbonFET结构来进一步缩小晶体管尺寸。但这也带来了新的问题，如短沟道效应和漏电。此外，有学术界研究利用过渡金属硫化物材料作为通道材料，以改善这种情况。而英特尔则在会议上展示了一种全环绕栅极堆叠式纳米片结构，该结构使用了厚度仅为三个原子的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。

除了这些进展之外，3D封装技术也是提升单个设备中晶体管数目的关键方法之一。英特尔在此领域也有所突破，他们最近展示的一项混合键合研究将功率密度和性能提升10倍。此外，他们还通过混合键合将互连间距微缩到3微米，使得与系统级芯片连接相似的互连密度和带宽变得可能，而不必依赖传统有机材料，这样做可以更好地适应不同工艺要求。