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中美合作的石墨烯半导体是怎么回事

科学探索万象经验2024-01-12

天津大学和美国佐治亚理工学院的研究人员发现了一种新型半导体,它是使计算机比以往更快、更小的真正候选者。

1965年,英特尔背后的大脑之一戈登·摩尔注意到,芯片上的晶体管数量大约每两年增加了一倍。这个说法被称为摩尔定律,但在一两年前,英伟达宣布了摩尔定律的失效。基本问题是,到目前为止,作为计算机基本逻辑组件的晶体管的尺寸仅为纳米级,所以将越来越多的晶体管压缩到更小的空间中变得越来越困难。

当我们接近单个原子的尺寸时,此时量子物理学变得很重要,这使事情变得更加复杂。这并不意味着不可能进一步缩小规模,但需要一些全新的理论,例如自旋电子学或量子点等。从制造的角度来看,它们有点没有吸引力,因为这需要做出很多改变。

大多数芯片制造商目前追求的途径是将晶体管堆叠在一起,晶体管被蚀刻到彼此相邻的平坦硅表面上。把它们堆叠起来,那么我们可以得到更多的计算能力,这将延续摩尔定律的寿命。然而我们会遇到一个新问题,那就是它们会变得太热。解决这个问题的一种方法是使用更有效的冷却技术,如带有液体的微小通道等。但问题是,从制造角度来看,这对他们来说同样没有吸引力,因为不能像以前那样继续生产芯片。

要为摩尔定律续命,最方便的事情是继续寻找一种比硅更能散热,并且可以与现代生产技术相配合的新晶体管材料。我们知道这样一种材料,它就是石墨烯。