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D9dc9203a72215e90d67b4d7b454eabc 台積電共同執行長劉德音先前在出席活動時才透露,目前已組成團隊著手 3 奈米研發,業界一片驚奇,而且現在不只 3  奈米,1 奈米也來了!隸屬美國能源部的勞倫斯伯克利國家實驗室 Ali Javey 團隊即宣稱,突破了物理極限,成功創造 1 奈米電晶體。

一般認為 5 奈米已超出電晶體矽材料的物理極限,但美國能源部旗下勞倫斯伯克利國家實驗室當地時間 6 日發表一項研究成果,以科學家 Ali Javey 為首的團隊表示已成功創造 1 奈米電晶體,長度大約是人類頭髮的十萬分之一。

研究團隊指出,製程成功微縮至 1 奈米就在於奈米碳管與二硫化鉬(MoS2)等材料的運用。1 奈米大約是 2~3 個原子直徑,而奈米碳管管壁管壁僅一個原子厚,早已被視為有望取代矽,藉以提升電晶體性能、超越摩爾定律的關鍵材料。而常被作為引擎潤滑油主要成分的二硫化鉬(MoS2)近年也被視為新興材料廣泛應用於奈米電晶體、LED、雷射與太陽能電池,也成了此次研究成功的重要關鍵要素。

場效電晶體透過汲極、源極間電流的流動與閘極的控制形成 0 或 1 的數位訊號,而奈米製程所指的線寬就是閘極長度。電子透過矽的流動比二硫化鉬更輕、阻力更小,這對閘極長度在 5 奈米或線寬更長時是優點,但在 5 奈米線寬以下,卻會出現量子力學裡所謂的量子穿隧效應,部分電子可能穿透閘極產生漏電流,甚至讓電晶體整個無法關閉造成失控。但透過二硫化鉬較矽來得重的特性,在較小線寬之下,還能有效控制電子流。

不過這一項研究仍在初步階段,研究主持人同時也是加州大學柏克萊分校電子工程及電腦科學教授的 Ali Javey 自己也指出,該實驗尚未轉移至晶片上、將其放大數十億倍,但  Ali Javey 認為,這是一個啟發,摩爾定律不會只停在 5 奈米,透過半導體新材料的應用與持續的研究,摩爾定律或將能延續下去。

這項研究同時也發表於 6 日最新發行的《科學(Science)》期刊。

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