一種新的具有垂直傳輸場效應的電晶體。圖片來源：CONNIE ZHOU FOR IBM

據《科學》訊息，美國萬國商業機器公司（IBM）和三星的研究人員已經制造出首個將電晶體豎立在兩端的計算機晶片原型，即垂直傳輸場效應電晶體。這一變化將使電路的封裝更加緊密，並使更快或更節能的裝置成為可能。

業界知名硬體拆解與分析機構TechInsights半導體行業分析師Dan Hutcheson說：“這是一個重大突破，它讓我們瞭解到下一代裝置將會是什麼樣子。”

自上世紀60年代製造出第一個積體電路以來，半導體公司就設計出可以平躺在矽片上的電晶體，讓電流橫向流過矽片。他們還成功地將連續幾代電晶體的體積縮小到更小。這一趨勢被稱為摩爾定律，它允許公司每兩年將晶片上的電晶體數量增加一倍。在未來幾年內，即將投入生產的晶片將在指甲蓋大小的空間裡塞滿500億個電晶體。

但摩爾定律正走向崩潰。電晶體由幾個單獨的導電體組成，用來控制流過半導體的電流。將這些元件擠壓到比45奈米更小的地方，電流就會從一個元件洩漏到另一個元件。這時，電晶體不再起作用。因此，研究人員需要找到另一個解決方案。

領導垂直傳輸場效應電晶體專案的IBM工程師Brent Anderson介紹，他們的解決方案是把電晶體豎著，像一塊磚一樣平衡在一端。該方案能夠保持單個裝置的長度足夠大，以完美髮揮作用，同時各元件緊密地粘在一起，間距超過45奈米。

近日，在美國舊金山舉行的第67屆國際電子器件會議上，Anderson團隊報告了他們發明的一種餐盤大小、帶有垂直傳輸場效應電晶體的矽片。雖然研究人員沒有詳細說明製造它所需的所有步驟，但Anderson同事Hemanth Jagannathan說，他們可以在很大程度上使用標準半導體制造工具來實現這一點。這一點至關重要，因為半導體制造設施的建設耗資為數十億美元。

Hutcheson預測，這一進步將使摩爾定律在未來十年左右的時間裡繼續適用。整合更多的電晶體將使未來的晶片設計師能夠設計出執行速度提高一倍的處理器，或者將其能耗降低到目前標準的15%。例如，節省的能源可以使未來的手機在不充電的情況下執行長達一週。

作者：辛雨

編輯：沈湫莎

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