麻省理工學院(MIT)的研究人員在制造碳納米管處理器方面找到了解決頭痛的新方法。

　　麻省理工學院的研究團隊公布了迄今為止世界上最先進的由碳納米管制成的芯片。該新型微處理器能夠兼容當前的軟件程序，在尋找硅替代品的道路上可能是一個重要里程碑。

　　電子工業正艱難應對摩爾定律的放緩。摩爾定律認為，一個硅處理器上可封裝的晶體管數量大約每隔幾年就會翻一番。這一趨勢正面臨著它的物理極限:隨著設備的尺寸縮小到幾個原子，電流開始從穿梭于晶體管之間的金屬通道中泄漏出來。釋放出來的熱量會降低半導體的能量效率，甚至可能導致它們失效。

　　碳納米管可能是完美的解決方案。納米晶體管的速度不僅比硅晶體管快，研究還發現，由納米管制成的芯片的能效可高達硅晶體管的10倍。這種效率的提高可以顯著延長電子產品的電池壽命。

　　幾十年來，研究人員一直在研究硅晶體管的替代者，但制造上的難題讓這些處理器一直困在研究實驗室里。麻省理工學院研究小組在《自然》雜志上發表的論文中表示，他們已經找到了一些方法來克服大規模生產的最大障礙。

　　問題

　　第一個問題：當碳納米管被制造出來的時候，它們是兩種類型混合在一起的產物。第一種是半導體，非常適合制造集成電路，但是第二種像導線一樣傳導電流，這會消耗更多的能量，甚至會破壞電路的性能。為了使芯片具有經濟可行性，需要一種成本效益高的方法來盡量減少后者的影響。

　　另一個問題是：為了制造這種芯片，需要在晶片上沉積一層均勻的單分子碳納米管。但事實證明這很難做到，因為納米管有一種很討厭的聚集趨勢。只要它們中的一束落在晶體管上就能使晶體管停止工作。

　　這些挑戰引起了麻省理工學院教授Max Shulaker的興趣，并從美國國防高級項目研究局獲得了開發納米管技術的資金。

　　他領導的研究小組已經開發出一種16位微處理器，這種微處理器由14000多個碳納米晶體管組成，Shulaker稱這是迄今為止展示過的最復雜的微處理器。并且該技術可以用制造傳統硅芯片的設備來實現，這意味著如果芯片制造商想要制造納米管處理器，就不必再投資昂貴的新設備。

　　當他們研究碳納米晶體管的混合問題時，研究人員發現，某些邏輯門是數字電路的基本組成部分，它們比其他類型的納米管更能抵抗金屬類納米管引發的問題。這促使他們開發了一種新的電路設計，優先考慮這些門，同時盡量減少使用更敏感的金屬門。

　　為了解決捆綁問題，他們在晶片上涂上一層聚合物，然后分階段仔細清洗。這將納米管團塊剝離，并留下了要使芯片工作效率最高所需的單層。

　　前方的路

　　麻省理工學院的研究人員使用這些技術制造的芯片能夠運行一個簡單的程序，產生“Hello，World”的信息。但如果它們要取代硅處理器，碳納米管芯片最終將需要數十億個晶體管，才能運行當前先進的軟件。

　　IBM幾年前曾表示，希望到2020年碳納米管芯片能夠取代硅納米管芯片。目前，該公司也在研究與這項技術有關的項目。但到目前為止，這些努力都未能找到將實驗室的研究突破轉化為實際制造的方法。但新的進展使實現這一目標的道路更加清晰。