奈米碳管替代矽電晶體　IBM有新技術突破

IBM宣布，其科學家首次利用主流的製程技術在單一的晶片上精確的放入超過一萬個碳奈米管裝置，讓該技術往商業化之路更邁出一大步，在長遠未來可望能夠以碳奈米管取代矽。

IBM表示，科學家首次以上萬個可執行的碳奈米管（carbon nano tube）精確放入晶片中，而且進行測試。這些碳管只有奈米大小，希望未來能夠取代現今晶片普遍採用的矽晶片技術，將讓未來的晶片更小、效能更高，進一步讓為來的電腦零件更加縮小。

矽晶片技術引領科技產業技術創新四十幾年，現在仍以莫爾定律持續的縮小其外型，提高晶片效能。然而近年來，隨著電晶體達到奈米的大小，莫爾定律也越來越接近電晶體縮小的物理極限。IBM指出，預計再過幾個產品世代，現有的矽電晶體技術縮小的成果，就無法再達到目前科技產業所習慣的成效，包括用電減少、成本降低，與效能提高等效益。

碳奈米管是一種全新的半導體材料，其電子特性比矽更加吸引人，特別是如果能夠打造寬度只有幾十個原子大小的奈米級電晶體裝置。IBM指出，電子在碳電晶體內比在矽電晶體內更容易移動，因此能有更快的資料傳輸率。對於電晶體來說，奈米管也是更理想的型態。這也是為何要以碳來取代現有矽電晶體，以及晶片設計架構的原因。

IBM實驗室這次則在電路製造上開啟一個新的可能。在此之前，科學家一次只能在一個晶圓上放入幾百個碳奈米管裝置，距離商業化應用仍然相當遙遠，因為目前一個商業化晶片內動輒需要十億個以上的電晶體數。

IBM Research的物理科學總監Supratik Guha表示，以化學方式產生的的碳奈米管原本只是一種實驗室的新奇事物，和微電子應用扯不上關係。但我們試圖跨出大步，要在傳統的晶圓製造架構上製造出碳奈米管電晶體。因為碳奈米管可以達到非常小的奈米等級，效能比任何其他材料的電晶體都還要好。

然而，如何取得極高純度的碳奈米管，以及如何在現有的晶圓製造技術裡以碳奈米管裝置取代矽電晶體，都是如何商業化的技術挑戰。

除了碳奈米管晶片之外，IBM也研發DNA晶片，並已經成功把DNA的自我組合特性結合到晶片的蝕刻方法上。然而這些技術都還在科學研究階段，距離商業化都還有非常遙遠的距離。（編譯/郭和杰）