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隧道�(chǎng)效應(yīng)晶體�
閱讀�6333�(shí)間:2017-11-29 09:52:43

�(xiàn)在的�(jì)算機(jī)包含有無�(shù)�(gè)晶體�,僅�CPU�(nèi)就有不下10億�(gè)晶體�,這些小的晶體管通過打開和關(guān)閉來提供�0�1表示的二�(jìn)制指�,從而讓我們能夠發(fā)送郵件、觀看視�、移�(dòng)鼠標(biāo)等。現(xiàn)在的晶體管使用的技�(shù)名叫“場(chǎng)效應(yīng)”——通過該效�(yīng),電壓誘�(dǎo)一�(gè)電子隧道來激活晶體管,但�,場(chǎng)效應(yīng)技�(shù)正在慢慢�(dá)到其極限,尤其在降低能耗方面已�(jīng)沒有什么施展的空間��

隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管

概述

  瑞士科學(xué)家表�,到2017�,利用量子隧道效�(yīng)研制出的隧道�(chǎng)效應(yīng)晶體管[1]? 有望將計(jì)算機(jī)和手�(jī)的能耗減少到目前的百分之一�
  瑞士洛桑理工大學(xué)的科�(xué)家阿德里安·約�(nèi)斯庫在為英國(guó)《自然》雜志撰寫的一篇文章中提出了上述看法,該文章是《自然》雜志有�(guān)硅的特別�(bào)道的一部分。約�(nèi)斯庫指出,目�,瑞士洛桑理工大�(xué)、IBM位于瑞士的實(shí)�(yàn)室以及法�(guó)原子能委員會(huì)下屬的電子信息技�(shù)研究所等機(jī)�(gòu)的科�(xué)家都在�(jìn)行與隧道�(chǎng)效應(yīng)晶體管有�(guān)的研��

原理

  �(xiàn)在的�(jì)算機(jī)包含有無�(shù)�(gè)晶體管,僅僅CPU�(nèi)就有不下10億�(gè)晶體�,這些小的晶體管通過打開和關(guān)閉來提供�0�1表示的二�(jìn)制指�,從而讓我們能夠發(fā)送郵�、觀看視�、移�(dòng)鼠標(biāo)�?,F(xiàn)在的晶體管使用的技�(shù)名叫“場(chǎng)效應(yīng)”——通過該效�(yīng),電壓誘�(dǎo)一�(gè)電子隧道來激活晶體管,但�,場(chǎng)效應(yīng)技�(shù)正在慢慢�(dá)到其極限,尤其在降低能耗方面已�(jīng)沒有什么施展的空間��
  不過,隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管技�(shù)則基于迥然不同的原理。在隧道�(chǎng)效應(yīng)晶體管中,兩�(gè)小槽被一�(gè)能量�(shì)壘分�。在�(gè)小槽�,一大群電子在靜靜等待著,晶體管沒有被激�,當(dāng)施加電壓�(shí),電子就�(huì)通過能量�(shì)壘并且移入第二�(gè)小槽�(nèi),同�(shí)激活晶體管�
  根據(jù)量子理論,有些電子縱使明顯缺乏足夠的能量來穿過能量勢(shì)�,它們也能做到這一�(diǎn),這就是量子隧道效�(yīng)。通過減少能量�(shì)壘的幅度,增�(qiáng)并利用量子效�(yīng)將成為可能,因此,電子穿過勢(shì)壘所需要的能量�(huì)大大減少,晶體管的能耗也�(huì)因此而顯著下��

作用

  約內(nèi)斯庫解釋道:“通過用隧道效�(yīng)取代傳統(tǒng)�(chǎng)效應(yīng)晶體管利用的�(chǎng)效應(yīng),我們能將施加于晶體管的電壓�1伏特減少�0.2伏特。從�(shí)用角度來考慮,電壓減少可將能耗減少到以前的百分之一。新一代微處理芯片將整合傳�(tǒng)的場(chǎng)效應(yīng)技�(shù)和隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管技�(shù)。IBM公司和法�(guó)電子信息技�(shù)研究所研制出的模型�(xiàn)已�(jìn)入工�(yè)化生�(chǎn)階段的前�,我們有理由相信,到2017�,隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管將�(jìn)入大�(guī)模制造階�。�

展望

  約內(nèi)斯庫�(rèn)�,隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管技�(shù)無疑是微處理器領(lǐng)域下一�(gè)巨大的技�(shù)�(jìn)步。他說:“我們正在�(jìn)行的一�(gè)研究�(xiàng)目是找到減少處理器能耗的辦法,隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管有望幫助我們實(shí)�(xiàn)這�(gè)目標(biāo)。最終我們要�(shè)�(jì)出超�(jí)小型化的零能耗的�(gè)人電子助�。�

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