是展望未来,目前摩尔定律的发展已经开始遇到麻烦了,所谓的麻烦就是无力定律。
虽然用硅制造7nm节点在技术上是可行的,但是在那之后就遇到了问题,小于7nm的硅晶体管在物理上面精密相连,电子会经历量子隧穿效应。
所谓在芯片上的量子隧穿效应,是指的电子可以连续的从一个门流向下一个门,而不是停留在预期的逻辑门之内,所以这子在本质上使得晶体管不可能处于关闭状态。
而晶体管正是需要一开一关,代表着0和1这两个计算机最本质上的东西,才能正常的运作。
所以量子隧穿效应的发生,使得芯片始终无法制造到3nm以下。
虽然已经可以制造1纳米光刻机了,但是制造出来的光刻机能用,不代表着芯片也能用啊。
而工业界一直在压榨着硅基底的每一点产能,通过将材料转换成为MOS2,就可以制造出一个只有1nm长的栅晶体管,并且像是开关一样控制它。
众所周知,晶体管都是由三个端子所组成的,分别是源极,漏极和栅极。
电流从个源极流向漏极,并且由栅极所控制,栅极根据所施加的电压进行导通或者关闭电流。
硅和MOS2都是具有晶格结构,但是通过硅的电子有效质量比mos2要小。
所以当栅极长度为5nm或者更长的时候,硅晶体管可以正常的工作,但是一旦栅极长度小于这个长度的时候,一种叫做量子隧穿的量子力学现象就开始出现了。
栅势垒就不能够再阻止电子从源极流入漏极,这就意味着不能够再开关晶体管,即电子失去了控制。
而通过mos2的电子具有更高的质量,它们的流动可以通过更小的门来进行控制。
而mos2可以缩小到原子一样的薄片,大约有纳米厚,具有较低的介电常数(反映了材料在电场中的储存能量的能力)这些特性。
所以这就使得mos2栅极长度减少到1纳米的时候,可以对晶体管内部的电流流动进行有序的控制。
虽然劳伦斯伯克利国家实验室对此方案的可行性进行了实验验证,但是不得不强调的是,这里的研究仍然处于非常早期的阶段。
一个14纳米的芯片上有超过十亿个晶体管,而伯克利实验室团队,还没有开发出一种可行的方法,来批量生产新的1nm晶体管,甚至还没有开发出使用这种晶体管的芯片。
所以通过mos2替代硅基底的这条路,还是具有一定的可行性的,但是这套路实际上能走多远,所有人的心中都没有答案。
而一些白痴的想法,例如说同等晶体管的数量之下,既然无法将芯片做小,那么将芯片的面积做大一倍等等行为,仔细查查资料就可以看出来,是非常反智的。
毕竟大了之后的问题会很多,首先发热量会导致频率根本无法得到提升,那么做大芯片唯一可以实现的就是增加芯片的物理内核。
前人的惨痛教训证明了这条路是完全走不通的。
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