IBM-Wissenschaftler Enthüllt Kohlenstoffnanoröhren-Technologie Zur Verlängerung Von Moores Law

IBM Research Wissenschaftler Qing Cao enthüllt bahnbrechende Methode zur Interconnection von Kohlenstoffnanoröhren.

Der drohende Slowdown siliziumbasierter Chips hat Forscher lange nach Alternativen suchen lassen. IBMs Qing Cao behauptet, Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) – zylindrische Kohlenstoffblätter nur wenige Atome breit – bieten einen Pfad zu kleineren, schnelleren und energieeffizienteren Transistoren, die Moores Law für Jahrzehnte erhalten können.

Als Pioneer Under 35 von MIT Technology Review ausgezeichnet, demonstrierte Cao, wie CNTs präzise in dichte Arrays ausgerichtet und dann an winzige Metallverbinder gebondet werden können. Diese Technik, vorgestellt auf TR's EmTech in Cambridge, MA, ebnet den Weg für Skalierung von CNTs auf heutige Siliziumchip-Dimensionen.

Was Sind Siliziums Limits, Und Wie Übertreffen CNTs Sie?

Qing Cao: Aktuelle Siliziumchips beherbergen Milliarden Transistoren bei 22 nm, und wir haben bereits 7-nm-Knoten gefertigt. Doch Silizium erreicht eine physikalische Barriere bei 5–6 nm durch Quantentunneling-Effekte. CNTs, mit Durchmessern um 1 nm (vier Atome breit), ermöglichen Devices im 5-nm-Maßstab und darüber. Bei diesen Dimensionen können CNT-Transistoren doppelt so schnell schalten wie Silizium bei weniger als halbem Stromverbrauch.

Warum Sind CNT-Chips Noch Nicht Kommerzialisiert?

QC: Mit schrumpfenden Device-Dimensionen müssen auch die Interconnects, die Transistoren verbinden, kleiner werden. Reduktion von Metallverbindern unter 10 nm erhöht den Widerstand dramatisch und untergräbt Performance. Unser Team am Thomas J. Watson Research Center hat eine robuste chemische Bindung zwischen CNT-Enden und Molybdän-Drähten entwickelt, die demonstriert, dass selbst 40-Atome-breite Metallverbindungen Device-Performance bewahren.

Der Bau eines vollständigen CNT-Wafers bleibt herausfordernd. Wir haben einen Self-Assembly-Prozess entworfen, der CNTs in nebeneinanderliegende Arrays über einen Wafer arrangiert und die Integration von Metallkontakten mit minimalem Widerstandsverlust ermöglicht. Diese Kombination könnte Chips liefern, die kleiner, schneller und energieeffizienter sind als ihre Silizium-Pendants und Moores Law effektiv verlängern.

Wann Könnten Wir Diese Chips In Consumer-Geräten Sehen?

QC: Wir erwarten CNT-basierte Devices in Produkten innerhalb der nächsten 10–15 Jahre, was Moores Law für mindestens die nächsten zwei Jahrzehnte erhält. Unsere Langzeitvision: 1 Billion Transistoren auf einem einzelnen Prozessor – mehr als Sterne in der Milchstraße.