碳纳米管技术新突破！IEDM揭秘未来计算

碳纳米管技术新突破！IEDM揭秘未来计算

引用

nature

等

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来源

1.

https://www.nature.com/articles/s41928-024-01332-8

2.

https://www.nature.com/articles/s41928-024-01316-8

3.

https://www.nature.com/collections/chchhgejhf

4.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1434841124005284

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https://www.sciopen.com/article/10.26599/NR.2025.94907112

6.

https://www.digitimes.com.tw/col/article.asp?id=15460

7.

https://statnano.com/news/73972/China-Makes-Breakthrough-in-Next-generation-Carbon-Nanotube-Chips

8.

https://phys.org/news/2024-03-carbon-nanotube-transistor-sensitivity-resolution.html

在近日举行的2024年国际电子器件会议（IEDM）上，碳纳米管晶体管技术再次成为焦点。来自中国北京大学的研究团队展示了令人瞩目的研究成果，为高性能计算领域带来了新的希望。

北京大学彭练矛院士、张志勇教授团队在IEDM 2024上发表了一项重要成果。他们开发出一种新型碳纳米管场效应晶体管（CNT FET），实现了高达3.7 mS/μm的跨导，这一数值远超过当前主流硅基晶体管的性能。

研究团队采用了一系列创新技术来克服碳纳米管晶体管面临的挑战：

• 高密度碳纳米管阵列：通过优化生长工艺，实现了高密度、高纯度的碳纳米管阵列，解决了材料纯度问题。
• 直接生长栅极介质：开发了一种可以直接在碳纳米管阵列表面生长的栅极介质材料，确保了介质层与纳米管的完美贴合。
• 无掺杂工艺：采用新型无掺杂技术，避免了传统掺杂工艺带来的缺陷，提高了器件性能。

这一突破不仅展示了碳纳米管晶体管在高性能计算领域的巨大潜力，也为未来实现大规模生产奠定了基础。

在IEDM 2024上，另一项值得关注的研究来自台湾清华大学和加州大学伯克利分校。研究团队提出了一种单片集成技术，能够利用互补金属氧化物半导体（CMOS）后端工艺制造微机电系统（MEMS）超声波换能器。

这一技术突破有望在先进超声传感和成像应用中发挥重要作用，展示了碳纳米管技术在不同领域的广泛应用前景。

尽管碳纳米管晶体管技术取得了显著进展，但仍面临一些关键挑战：

• 生产良率：虽然研究团队在实验室环境下实现了高性能器件，但如何在工业规模下保持高良率仍需进一步研究。
• 成本问题：新材料和工艺的引入可能会增加制造成本，需要通过技术创新来优化成本效益。
• 集成技术：如何将碳纳米管晶体管与现有硅基电路有效集成，实现混合架构，也是未来研究的重要方向。

随着摩尔定律逼近物理极限，碳纳米管晶体管作为下一代半导体技术的有力竞争者，其研究进展备受关注。北京大学团队的最新成果不仅展示了碳纳米管晶体管在性能上的突破，也为未来高性能计算和低功耗应用提供了新的可能。

正如杜克大学的Aaron Franklin教授在评论中所说：“当纯度、定位和钝化等关键问题得到解决时，碳纳米管晶体管展现出了令人印象深刻的性能。”随着研究的不断深入，我们有理由相信，碳纳米管技术将在未来的半导体产业中扮演越来越重要的角色。