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拜偉大的摩爾定律所賜，幾十年來微芯片技術一次又一次地突破了工藝極限，現在英特爾的第三代Core i系列處理器已經用上了22納米工藝，英特爾還認為到2020年這個數字還可以縮小到5納米。但是到那時，硅基芯片的物理極限就很可能成為不可逾越的障礙。因此，人們的唯一出路就是使用另一種技術來制造處理器。人們也一直在努力尋找能夠替代當前硅芯片的物質，碳納米管（CNT）就是主要的研究方向之一，而現在，IBM的研究人員現在已經將碳納米管芯片技術向前推進了一大步。 碳納米管是一種非常小的管狀六邊形結構碳原子。IBM日前宣布，他們的一個八人研究團隊已經找到一種能夠準確地將它們放在電腦芯片上的方法。這種方法能比以前的方法排列的碳納米管要密集100倍，是減少芯片制造成本最關鍵的一步，而且IBM已經制造出一塊用1萬個碳納米管晶體管的芯片。 一旦現在的硅晶體管技術發展到了盡頭之后，這項新的技術有望幫助碳納米管成為硅的替代品。現在的芯片是由一個個極小的電子開關，即晶體管組成的，而碳納米管則會替代在這些晶體管里輸送電流的硅通道。 
圖1 IBM的技術可以在兩個電觸頭之間排列單個或一對碳納米管。碳納米管連接兩端的源極和漏極，是制造晶體管最基本的部分。 IBM日前在《自然納米技術》發布的研究報告稱，結合化學方法，他們可以將單個的碳納米管放置在他們想要放的特殊的溝道里。而且在構造碳納米管場效應裝置（CNTFET）時，能夠達到每平方厘米10億個納米管的密度。
圖2 IBM研究者檢查有碳納米管的芯片晶片。晶圓的表面有兩種物質，分別是二氧化硅和二氧化鉿，二氧化鉿形成的溝道能夠吸引碳納米管附著，而二氧化硅則不能。 整個制造過程需要用到多種技術。第一步是準備晶圓（wafer）。晶圓是生產集成電路用的載體，此過程與現在的傳統微處理器所使用的相同。在其上表面涂有兩層物質，第一層是二氧化鉿，在這上面再涂一層特殊的二氧化硅，使得二氧化鉿能夠有一部分暴露在外面，這個部分就是要與碳納米管結合的溝道。然后在二氧化鉿上涂上一層非常薄的化學材料NMPI。 下一步是準備碳納米管。它們被包裹在一種類似肥皂的表面活性劑（十二烷基硫酸鈉）里，將它們溶在水中，然后將晶圓浸入溶液中。 表面活性劑和NMPI產生互相吸引的化學反應，使碳納米管結合到二氧化鉿的溝道里。IBM的這個方法可以用來整齊的將納米管放入狹窄的溝道網格里。 IBM還建造了一個與碳納米管連接的分離裝置，這樣它們的性能就可以被測量出來了。
圖3 圖中的黑線就是被置入進溝道的碳納米管，可以看見不是每個納米管的位置都很精準。放置的越準確，碳納米管被用作電腦芯片的半導體器件的可能性越大。 “這種新的置入技術實施起來不難，只需要一些普通的化學材料和處理過程，而且為將來的CNTFET的實驗性研究提供了一個平臺。”論文中提到。“此外，這些結果顯示，這種通過化學手段使其自組裝的CNT置入方法，對于發展可行的CNT邏輯電路技術是很有希望的，并且可與現存的半導體制造技術相結合。” 文章編譯自：CNET IBM brings carbon nanotube-based computers a step closer 作者： Stephen Shankland |
