全碳運算元件可望取代矽晶體管

美國科學家提出一種完全用碳製成運算元件的設計方案，在此基礎上可能製造出更小、效率更高的新型晶體管，取代目前的矽晶體管，大大提升計算機性能。

由於矽基半導體發展麵臨瓶頸，研究人員正積極研究替代方案，例如以電子的自旋屬性為基礎，用石墨烯等碳材料製造集成電路的基本運算組件——邏輯門。但此前還沒有人成功地使這種新型邏輯門實現有效的“級聯”，即能把信號依次傳遞下去的結構。

美國得克薩斯大學達拉斯校區的科學家在新一期英國《自然·通訊》雜誌上提出一種全碳自旋元件設計方案，能夠實現級聯效果，而且能在沒有物理接觸的情形下“無線”傳遞信號。

這個方案使用了碳納米管和石墨烯納米帶兩種碳材料，後者指寬度小於50納米的石墨烯條帶。電子流經碳納米管形成電流，電流產生磁場，影響附近的石墨烯納米帶裏的電流，實現多個邏輯門之間的級聯。

研究人員認為，由於石墨烯納米帶之間的通信是由電磁波進行的，不像矽半導體那樣通過電子流動實現，通信速度會快得多，時鍾頻率有可能達到太赫茲(每秒一萬億次)的級別，這比當前主流計算機快1000倍。另外，新元件能打破矽晶體管無法超越的極限，實現小得多的尺寸。

這個設計方案仍處於藍圖階段，研究人員計劃下一步製造出原型器件，檢驗其效率。

最後更新：2017-06-18 00:59:52