近日，麻省理工学院（MIT）的研究团队在纳米级技术领域取得突破，成功研制超高效的3D纳米级晶体管。
这些晶体管采用独特的垂直纳米线结构，标志着纳米级技术发展的一个新里程碑，有望改变未来电子产品的形态和性能。
MIT的研究人员揭示了一种全新的纳米级晶体管设计，这些晶体管采用6纳米宽的垂直纳米线构建，相比传统的硅基晶体管，其工作规模要小得多，从而实现了更高的性能和能效——更快、更不易发热、更紧凑。
该设计采用了垂直纳米线场效应晶体管（VNFET），通过垂直定向结构来管理电子流，而非传统的水平布局。这有效回避了与水平晶体管相关的物理障碍，进一步扩展了晶体管的性能和应用范围。
VNFET的设计不仅提高了晶体管的能效，还最大限度地减少了热量产生和功率泄漏，这是密集封装电路中常见的挑战。此外，这些3D晶体管的堆叠层潜力允许更高的计算密度，从而满足了现代高性能计算和数据驱动技术的需求。
替代半导体材料的应用
MIT的VNFET设计还采用了替代半导体材料，而非传统的硅材料。这一选择使得在较小的规模下能够获得更高的电导率，从而保持效率并降低能耗。从硅的转换解决了量子隧穿等问题，即电子无意中以纳米级尺寸穿过硅晶体管中的屏障泄漏，从而实现了更可靠、更稳定的操作。
据麻省理工学院博士后、一篇关于新晶体管的论文的主要作者Yanjie Shao表示：“这是一项有可能取代硅的技术，因此您可以将其与硅目前具有的所有功能一起使用，但能效要高得多。”
突破摩尔定律的局限性
这些纳米级晶体管是在半导体行业努力克服摩尔定律的局限性时出现的。摩尔定律指出，集成电路中的晶体管数量大约每两年翻一番。然而，随着硅晶体管接近其理论极限，新材料和设计如VNFET成为维持技术进步的有前途的方向。
目前，VNFET仍处于实验阶段。如果成功商业化，这些晶体管将对各个行业产生深远影响，从智能手机和计算机到大型数据中心和需要高处理能力的人工智能应用。它们将为实现更小、更快、更节能的设备提供强有力的支持。
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