IBM Research突破：碳纳米管晶体管的未来

IBM Research突破：碳纳米管晶体管的未来

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http://www.nanoer.net/showinfo-32-62099.html

IBM Research最近展示了高性能碳纳米管薄膜晶体管（TFT）和互补集成电路，这些成果有望推动碳纳米管在柔性电子产品的广泛应用。通过解决半导体纯度、掺杂技术和工艺良率等关键挑战，IBM成功制造出亚10纳秒延迟的柔性CMOS集成电路，为未来的物联网、边缘计算、柔性显示器和传感器铺平道路。这项技术不仅提高了性能，还实现了低成本和大面积制造，预示着碳纳米管在硬件产品中的巨大应用前景。

碳纳米管晶体管的研究进展令人瞩目。北京大学电子学院张志勇-彭练矛联合课题组在碳纳米管晶体管栅界面研究方面取得重要突破。他们完善并建立了阵列碳纳米管MOS器件的界面态表征方法和研究模型，设计了一种氧增强的ALD优化工艺，大幅优化了阵列碳纳米管晶体管的栅界面形貌和电学响应。基于优化栅工艺的碳基MOS器件首次实现了低至6.1×1011cm-2eV-1的界面态密度，可与硅基high-k栅界面比拟。

此外，北京大学彭练矛-张志勇团队还成功研发出世界首个基于碳纳米管的张量处理器芯片。该芯片采用新型器件工艺和脉动阵列架构，将3000个碳纳米管晶体管集成为张量处理器芯片，将碳基电子学从器件研究推向系统演示，显著提升卷积神经网络的运算效率，功耗极低，且准确率达到88%。碳基晶体管展现出比硅基CMOS晶体管更优的速度功耗综合优势，碳基张量处理器在180nm技术节点具有3倍性能优势，并有延续至先进技术节点的潜力，有望满足人工智能时代对高性能、高能效芯片的需求。

碳纳米管晶体管的实际应用前景广阔。在材料学领域，可用于制作高性能复合材料，如增强塑料、导电材料等。在电子学领域，可作为纳米尺度的导线，用于生产更复杂的电路。此外，碳纳米管晶体管在柔性电子产品、高性能计算、物联网等领域也展现出巨大的应用潜力。

从商业化角度来看，单壁碳纳米管市场预计到2033年将达到1.445668亿美元，复合年增长率为43.87%。主要玩家包括SES Research、Nanointegris Inc、OCSIAL等公司。这表明碳纳米管晶体管技术正逐步走向成熟，商业化前景可期。

然而，碳纳米管晶体管技术仍面临一些挑战，如材料纯度、掺杂控制等。但随着研究的深入和技术的进步，这些问题有望逐步得到解决。碳纳米管晶体管凭借其独特优势，将在未来半导体领域占据重要位置，与硅基晶体管共同推动行业向前发展。