研究突出了纳米管数字电子技术的潜力

 
电子工程领域的一些专家建议，到2020年底，硅互补金属氧化物半导体(CMOS)的使用将开始迅速下降。尽管他们做出了预测，但一类可以有效维持硅的计算能力的替代材料。新设备，同时保持良好的能源效率尚待明确建立。
在过去的几年中，研究人员提出了几种可以最终替代当前CMOS器件的材料。一些最有前途的候选人是基于碳纳米管(CNT)的电子产品，可以使用多种不同的技术来制造它们。
北京大学和中国湘潭大学的一组研究人员最近进行了一项研究，研究了碳纳米管材料在制造电子产品中的潜力。在发表于《自然电子》上的论文中，研究人员讨论了随着时间的流逝，基于纳米管的CMOS场效应晶体管的发展，同时重点介绍了电子制造商当前可获得的某些CNT材料。
从事这项研究的研究人员之一彭连茂(Lianmao Peng)对TechXplore表示：“ CNT是一种理想的电子材料，可提供其他半导体根本无法使用的解决方案，尤其是缩小到10 nm以下的尺寸时。” “在这项工作中，我们证明了基于CNT的电子产品有可能大大超越硅技术(通过实验证明是其十倍的优势)，并且可以使用碳纳米管来构建大规模集成电路(IC)。”
CNT的相关物理参数，例如其结构和电子性质，现在在本领域中是众所周知的。为了有效地探索CNT材料的潜在局限性，Peng及其同事Zhang Zhiyong Zhang和Qichenguang Qiu因此着重于这些特定参数，分析了各个CNT的性能和质量。
Peng解释说：“我们的结果表明，在低于10 nm的技术节点上，CNT晶体管的速度可以比硅晶体管快3倍，能源效率高4倍。” “我们证明，即使使用非常有限的大学制造设施，我们也可以制造出许多性能优于硅晶体管的晶体管，这表明芯片行业可以在目前的速度下前进数十年。”
Peng及其同事进行的研究提供了进一步的证据，表明CNT晶体管是当前硅CMOS器件的可行且理想的替代方案。在分析中，研究人员还强调了迄今为止已开发的中规模集成电路的一些优缺点，以及当前阻碍其大规模实施的挑战。
Peng和他的同事们说，开发具有新型3-D芯片结构的集成电路(IC)可以进一步提高CNT材料的性能，使其强度提高数百倍。他们的分析和其他研究小组收集的先前研究结果最终表明，CNT技术有可能在后摩尔时代提供更强大，更节能的芯片技术。
彭说：“目前，我们可以在单个CNT上制造很少的超强大晶体管，但不能制造非常复杂的IC。” “另一方面，我们可以使用CNT薄膜在三个维度上构建具有超过10k晶体管的CNT基IC，但性能却非常有限。未来，我们需要结合两个研究方向，以构建高性能的大型使用CNT膜的大规模集成电路，其性能超过了硅芯片技术。”