现在看来,芯片似乎不可能做得更小了,但是,现在有了一项新技术,是英国剑桥大学(University of Cambridge)工程系的研究人员开发的,这种技术可制成新的芯片,不仅尺寸更小,而且可以支持的电流密度比目前的技术高5倍。
这项技术的开发人员是约翰•罗伯逊(John Robertson)和圣地亚哥•艾斯康佳来古(Santiago Esconjauregui)教授,他们采用特殊排列的碳原子,传输电流通过微芯片。
这种微芯片也称为集成电路(IC),几乎用于所有的电子设备,从电脑到移动电话,到任何普通家庭中的大量数字家电。它们的小尺寸和低生产成本已改变了消费电子行业。
集成电路的制备是分层的,每层有许多不同的电器元件,它们是连接在一起的,采用微细铜丝连接层内和层间。由于制造商试图使集成电路越来越小,铜接头也必须变小。这导致电流密度在铜内的比例越来越高,直到最后,没有更多的电流可以通过铜接头传输。
罗伯逊教授和他的同事们发明了一种方法,使用碳纳米管取代集成电路中垂直的铜接头,这就可以制成更小的电路,进一步缩小电子产品的尺寸。
碳纳米管包含特殊排列的碳原子。通常情况下,比如在石墨中,原子排列成六边形状,而且是分层片状。然而,在碳纳米管中,这些片卷起,形成纳米管。这些管子直径只相当于几个碳原子大。
单个碳纳米管可以支持极高电流密度,是优秀的候选材料,可以取代铜,连接芯片的各层。然而,为了使这变成可行的,这种碳纳米管需要生长,要以非常密集的束直接生长在基质上。
纳米管束(Nanotube bundles)通常生长,需要沉积薄膜状的催化剂,比如铁,就沉积到基质上,而改变催化剂的性能,需要利用热能,这一过程名为退火(annealing)。退火会产生一系列的纳米粒子,这就构成基础,可以生长每根碳纳米管。这种方法确实会产生碳纳米管束,但它们只有有限的空间密度,传输的电流不够微芯片所需。
罗伯逊教授和他的同事们发明了一种方法,生长纳米管管束采用多重沉积和退火步骤,结果是连续增加了纳米粒子密度。由此产生的纳米管管束密度提高了5倍,这是对比现在最精密的技术而言,未来还可能进一步增加密度。
大幅度缩小微芯片尺寸
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