碳納米管 來取代硅

集成電路是二十世紀五、六十年代發展起來的一種新型半導體器件。它是經過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等半導體製造工藝，把構成具有一定功能的電路所需的晶體管、電阻、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊矽片上，然後焊接封裝在一個管殼內的電子器件。六十年來，以單晶硅為主的半導體集成電路，已經變得無處不在，成為整個信息技術的強大支柱。依賴於集成電路存在的計算機，手機和其他數字電器成為現代社會結構不可缺少的一部分。集成電路帶來的數字革命是人類歷史中最重要的事件。集成電路的製造以及設計技術的不斷突破也使其本身有了飛速的發展。早在1965年Gordon Moore （英特爾創始人之一）就曾預言：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數量大約每隔18個月便會翻一番，性能也將提升一倍。回顧從那時到現在這個領域的發展情況，確實如他所說。為提高性能，人們不斷地按照這個規律提高單個晶元上硅晶體管的數量。幾十年來微晶元技術一次又一次地突破了工藝極限，今天，英特爾的第三代處理器已經用上了22納米工藝。

但是，隨著器件特徵尺寸的不斷縮小，特別是在進入到納米尺度的範圍後，集成電路技術的這種一維發展模式面臨著一系列物理限制的挑戰， 這些挑戰有來自於基本物理規律的物理極限，也有來自於材料、技術、 器件和系統方面的物理限制。硅晶元遲早有一天會因為尺寸無法繼續縮小而走向終結。哪種材料能替代硅晶元呢？科學家們正在尋找新的方向。其中有二個比較可行的候選方案：一個是被稱為「光子集成迴路」或者叫「集成光路」（Photonic Integrated Circuits)。與集成電路主要不同的是用光子而不是電子作為數據的載體，其傳輸速度快，信息量大。已經製造出一些PICs的器件，成功地用於光通訊，特別是光纖通訊上。但是，由於PICs也是採用光刻技術製造，因此也會遇到器件的臨界尺寸問題。另一個被科學家較為看好的途徑是採用碳納米管 (CNT Carbon Nanotube)來取代硅。

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