中國粉體網訊  在過去的幾年里，研究人員提出了幾種可以最終替代硅互補金屬氧化物半導體（CMOS）器件的材料。一些可能性的選擇都是基于碳納米管（CNT）的電子產品，可以利用多種不同的技術來制造碳納米管。

專家預計到2020年底，硅互補金屬氧化物半導體（CMOS）的使用將開始迅速下降，但還沒有確定一類可以有效維持硅的計算能力的替代材料。

北京大學和湘潭大學的研究人員最近進行了一項研究，主要研究碳納米管材料在制造電子產品中的潛力。

研究結果發表在《自然電子》上，研究人員討論了隨著時間的流逝，納米管基CMOS場效應晶體管的發展，同時重點介紹了電子制造商當前可主要采用的一些CNT材料。

彭連茂表示：“ CNT是一種理想的電子材料，可提供其他半導體根本無法利用的解決方案，尤其是縮小到10 nm以下時。在這項工作中，我們證明了基于CNT的電子產品有可能大大超越硅技術（通過實驗證明是其十倍的優勢），并且可以使用碳納米管來構建大規模集成電路（IC）。”

CNT的相關物理參數，例如其結構和電子性質，在電子領域中是眾所周知的。為了有效地探索CNT材料的潛在局限性。彭連茂和同事著重研究這些特定參數，分析了各個CNT的性能和質量。

結果表明，在低于10 nm的技術節點上，CNT晶體管的速度可以比硅晶體管快3倍，能源效率高4倍。

“我們證明，即使使用非常有限的大學制造設施，也可以制造出許多性能優于硅晶體管的晶體管，這表明芯片行業可以在目前的速度下前進數十年。”

這項研究結果提供了進一步的證據，表明CNT晶體管是當前硅CMOS器件的可行且理想的替代方案。在分析中，研究人員還強調了迄今為止已開發的中規模集成電路的一些優缺點，以及當前阻礙其大規模實施的挑戰。

開發具有新型3-D芯片結構的集成電路（IC）可以進一步提高CNT材料的性能，使其強度提高數百倍。他們的分析和其他研究小組收集的先前研究結果最終表明，CNT技術有可能在后摩爾時代提供更強大，更節能的芯片技術。

目前我國可以在單個CNT上制造很少的超強大晶體管，但不能制造非常復雜的IC。另一方面，我們可以使用CNT薄膜在三個維度上構建具有超過10k晶體管的CNT基IC，但性能卻非常有限。

未來需要結合兩個研究方向，以構建高性能的大型使用CNT膜的大規模集成電路，其性能超過了硅芯片技術。

（中國粉體網編輯整理/漫道）

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