可以提升計(jì)算速度的20nm圣誕樹(shù)型“四維”晶體管

采用一個(gè)4納米厚的鋁酸鑭（lanthanum aluminate）層作為超薄介質(zhì)，以及0.5納米厚的氧化鋁層，美國(guó)普杜大學(xué)（Purdue University）的銦砷化鎵（IGA）納米晶體管終于達(dá)到了一個(gè)重要的20納米門(mén)限（gate size）的里程碑。當(dāng)前英特爾公司為其Ivy Bridge硅基晶體管使用的是22納米的制程。

一系列的“4-D”晶體管［圖像來(lái)源：普杜大學(xué)］

新的銦砷化鎵（IGA0晶體管像是英特爾的鰭狀3D晶體管，采用了三維門(mén)的設(shè)計(jì)，但它還更往前邁進(jìn)了一步，造出了一個(gè)奇異可折疊的三重圓錐形納米線設(shè)計(jì)，使之看起來(lái)更像一棵小松樹(shù)。

普杜大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程系的Peide “Peter” Ye教授，為他的新裝置取了一個(gè)有趣的名字——“4D晶體管”。

他評(píng)價(jià)說(shuō)，“一個(gè)單層的房子可住不了那么多人，但是更多的樓層可以容納更多的人，而晶體管也是一樣的。把它們堆疊在一起，可以實(shí)現(xiàn)高速的運(yùn)算所需的更大電流和更快的操作。而這添加了全新的維度，因此我稱(chēng)之為四維的。新晶體管優(yōu)越的電子遷移率將允許更新穎的設(shè)計(jì)，且其繼任者可以更加雄心勃勃?！?/p>

目前的硅芯片制造業(yè)處于不確定的狀態(tài)。預(yù)計(jì)芯片會(huì)在2015達(dá)到14nm，研究人員希望到2018年的時(shí)候能收縮到10nm。但在14nm之前，繼續(xù)使用當(dāng)前的“高K”（high-k）介質(zhì)將導(dǎo)致嚴(yán)重的泄露電流，因此停留在常規(guī)的道路上的課程研究者們必須展開(kāi)發(fā)現(xiàn)新電介質(zhì)的競(jìng)賽。

制程要越過(guò)10nm將更加棘手，因?yàn)樗呀?jīng)把光刻技術(shù)推到了很勉強(qiáng)的邊界。像自組裝（self-assembly）或機(jī)械操縱原子（mechanical manipulation）這樣的先進(jìn)技術(shù)或許能證實(shí)10nm以下的關(guān)鍵功能尺寸。