碳納米管制成的微處理器面世

英國《自然》雜志日前發表了一項計算科學最新進展：美國麻省理工學院團隊利用14000多個碳納米管晶體管，制造出16位微處理器，并生成這樣一條信息。其設計和制造方法克服了之前與碳納米管相關的挑戰，將為先進微電子裝置中的硅帶來一種高效能替代品。

電子器件中所用的硅晶體管正達到一個臨界點，無法進行有效擴展以推動電子學的進步。而碳納米管是一種潛在的可用于制造高效能器件的替代材料，又名巴基管，重量很輕，結構特殊——主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。目前碳納米管已經表現出優異的力學和電學性能，但其自身的缺陷和可變性，限制了這些微型碳原子圓柱體在大規模系統中的應用。

此次，麻省理工學院科學家馬克斯·舒拉克及同事設計和構建了一種碳納米管微處理器，來解決這類問題。他們利用一種剝落工藝防止碳納米管聚合在一起，以防晶體管無法正常工作。此外，通過精細的電路設計，減少了金屬型碳納米管而非半導體型碳納米管的數量，后者的存在不會影響電路的功能，從而克服了和碳納米管雜質相關的問題。

研究團隊將該微處理器命名為“RV16X-NANO”，并在測試中成功執行了一個程序，生成信息：“你好，世界！我是RV16XNano，由碳納米管制成。”

研究人員總結稱，鑒于這個微處理器的設計和制造采用了行業標準，因此這項研究為超越硅的電子學指明了一個富有前景的發展方向。

一直以來，人們都預測硅在芯片領域的主導地位可能會終結于碳納米管之手。因為與傳統晶體管相比，后者體積更小、傳導性更強，還支持快速開關，性能和能耗表現都遠遠好于傳統硅材料。但多年來，碳納米管一直未能走上實際應用之路，原因之一是它的生長方式并不愿意“受人控制”；其二是雜質問題，只要存在少量金屬性碳納米管，就會損害整個處理器的性能。現在，盡管我們深知碳納米管替代傳統硅晶體管的日期仍需以10年為單位計算，但最重要的一步已經邁出，其給芯片領域帶來的革命，指日可待。