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<p>电子显微镜图像显示排列在集成逻辑电路中的碳纳米管晶体管(CNT)照片:斯坦福大学工程学院斯坦福大学的科学家团队正致力于通过使用全晶圆级数字逻辑结构来提高计算机电路的能效</p><p>不受碳纳米管错位的影响能源效率是电子系统持续小型化的最重大挑战,小型化是半导体行业的主要推动力“当我们接近摩尔定律的最终极限时,硅将会有为了进一步小型化而被替换,“劳伦斯伯克利国家实验室分子铸造厂科学副主任兼加州大学伯克利分校教授杰弗里博科说道</p><p>为此,碳纳米管(CNTs)与传统硅有很大不同</p><p>技术和解决挑战的非常有前途的途径节能效应碳纳米管是碳的圆柱形纳米结构,具有优异的电学,热学和机械性能纳米管电路可以提供比硅更高的能效十倍的提升早期的承诺当1998年第一批基本纳米管晶体管被证明时,研究人员想象出一个新的时代高效,先进的计算电子产品然而,由于纳米管固有的重大材料缺陷使得工程师想知道碳纳米管是否能够证明是否可行在过去几年中,斯坦福大学的工程学教授,博士生由Subhasish Mitra教授和HS Philip Wong领导的本科生和高中实习生接受了挑战,并创造了一系列突破,代表了使用CNT创造的最先进的计算和存储元素这些高品质,坚固的纳米管电路对顽固和致残的材料免疫十多年来一直困扰研究人员的瑕疵,阻碍了工业中纳米管电路的广泛采用的一个难题</p><p>这一进步代表了基于纳米管的超大规模集成电路(VLSI)的一个重要里程碑“第一批CNT让研究人员惊叹不已十多年前,斯坦福大学的这项研究工作首次展示了其在硅CMOS晶体管上的可行性,“Carnegie Mellon电气与计算机工程Tanoto教授Larry Pileggi说道</p><p>大学和斯坦福大学和南加州大学电路与系统解决方案工程师焦点中心研究项目中心的主任已经找到了一种设计含有碳纳米管的电路的方法,即使当许多纳米管扭曲或未对准时,这些电路也应该工作照片:Subhasish米特拉,斯坦福大学工程学院主要障碍Wh多年来,CNT电路取得了重大成就,它们主要出现在单纳米管水平上至少有两个主要障碍仍然存在,CNT可以用于实际影响技术:首先,纳米管的“完美”对准已经证明几乎不可能实现,将有害的杂散导电路径和故障功能引入电路;第二,电路中金属CNT(与更理想的半导体CNT相反)的存在导致短路,过多的功率泄漏和对噪声的敏感性没有CNT合成技术仅产生半导体纳米管“碳纳米管晶体管具有吸引力的原因有很多作为未来密集,高效节能集成电路的基础但是,由于我们试图将它们首次应用于微电子学,因此它们在化学中得到了独特的挑战,其中首要的是它们的位置和电性能的变化因此,考虑到这种变化的斯坦福大学工作考虑设计电路,因此是朝着正确方向迈出的极其重要的一步,“Supratik Guha,IBM Thomas J Watson研究中心物理科学系主任”这非常有趣,创造性的工作虽然未来有许多艰难的挑战,黄和M的工作itra在解决其中一些挑战方面取得了很大进展,“Bokor补充道 认识到更好的过程本身永远无法克服这些不完美之处,斯坦福大学的工程师设法利用独特的不完美免疫设计范例来规避障碍,以产生首个全晶圆级数字逻辑结构,不受未对准和误定位的影响CNTs此外,他们通过发明一种从电路中去除这些不需要的元素的技术来解决金属CNT的挑战引人注目的特征斯坦福设计方法有两个显着特点,即它几乎不牺牲CNT的能源效率而且兼容利用现有的制造方法和基础设施,推动技术迈向商业化的重要一步“这一变革性研究因其与当今主流硅技术共存,并利用当今的制造和系统设计基础设施,提供更有希望的关键特征经济可行性,“半导体研究公司焦点中心研究项目的Betsy Weitzman说道</p><p>工程师接下来通过创建数字集成系统的基本组件来展示其技术的可能性:算术电路和顺序存储,以及第一个单片三个具有极高集成度的三维集成电路斯坦福团队的工作最近作为着名的国际电子设备会议(IEDM)的邀请论文以及着名的IEEE集成计算机辅助设计交易中的“基调论文”而得到了展示</p><p>电路和系统“许多研究人员认为,CNT制造中存在缺陷的方法是通过昂贵的容错技术通过巧妙的见解,Mitra和Wong已经表明了其他方法,其廉价和实用的方法可以显着提高CNT电路的稳健性,并且需要很长时间制作CNT的方法c微软可行,“IEEE交易CAD主编Sachin S Sapatnekar说道</p><p>”我期待读者对该论文感兴趣,“Sapatnekar指出来源:斯坦福大学Andrew Myers图片:斯坦福大学工程学院; Subhasish Mitra,