超越摩爾定律:開發具卓越性能的高度通用電子產品新策略

編譯/高晟鈞

如何將包括電晶體在內的電子元件進一步小型化已然進入了停滯階段,這給半導體的生產帶來了障礙。

近十年來,隨著電晶體與積體電路已達到摩爾定律的極限,如何以可控且具成本效益的方式製造半導體裝置變得非常困難。電晶體尺寸的進一步縮小會增加電流洩漏,徒增能耗;另外,複雜的線路也會增加電能的消耗。

隨著電晶體與積體電路已達到摩爾定律的極限,如何以可控且具成本效益的方式製造半導體裝置變得非常困難。圖/截取自 ScitechDaily

對此,香港城市大學材料專家團隊推出了一種新方法,利用奈米材料製成的電晶體來創建廣泛通用和高性能的電子產品,使得晶片電路的設計更為精簡,促進了未來靈活、節能電子設備的發展。

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多值邏輯(Multivalued Logic)

多值邏輯已成為克服不斷增加的功耗的技術之一。多值邏輯能大幅減少電晶體元件及其互聯的數量,超越了傳統二元邏輯系統的限制,實現更高的資訊密度與更低的能耗。

多值邏輯的特性可以簡化複雜的積體電路設計,進而降低晶片功耗與裝置尺寸,產生高性能的數位與類比電路。

革命性的反雙極電晶體

反雙極電晶體(Anti-ambipolar transistors, 簡稱AAT)便是一種多值邏輯元件,其正負電荷(電洞與電子)可以在半導體通道內同時傳輸。現有的ATT主要使用2D和有機材料;然而,這也使得大規模半導體裝置的整合不夠穩定。

對此,研究團隊使用了一種先進的化學氣相沉積技術,成功結合高品質的GaAsSb奈米線和MoS2奈米片的獨特性能,創建出了革命性的混和維度晶體管。

「我們的混合維度反雙極電晶體可以同時實現多值邏輯電路和倍頻器,這使其成為反雙極電晶體應用領域的首創。」作者Johnny Ho自信地說道。相比於使用傳統CMOS技術的傳統倍頻器,混和維度的晶體管表現出優秀的性能,使響應輸入類比電路訊號的頻率加倍,大大減少了所需要的裝置數量。

到目前為止,半導體研發主要專注於裝置的小型化,以保持摩爾定律的運作,反雙極性元件的出現展現了相對於二進位邏輯的技術的優勢,這項研究開發的技術代表著下一代多功能集成電路和電信技術的突破,也為進一步簡化複雜的積體電路設計提供了可能性。

資料來源:ScitechDaily

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