天津大學和美國佐治亞理工學院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新型半導(dǎo)體，它是使計算機比以往更快、更小的真正候選者。

1965年，英特爾背后的大腦之一戈登·摩爾注意到，芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年增加了一倍。這個說法被稱為摩爾定律，但在一兩年前，英偉達宣布了摩爾定律的失效。基本問題是，到目前為止，作為計算機基本邏輯組件的晶體管的尺寸僅為納米級，所以將越來越多的晶體管壓縮到更小的空間中變得越來越困難。

當我們接近單個原子的尺寸時，此時量子物理學變得很重要，這使事情變得更加復(fù)雜。這并不意味著不可能進一步縮小規(guī)模，但需要一些全新的理論，例如自旋電子學或量子點等。從制造的角度來看，它們有點沒有吸引力，因為這需要做出很多改變。

大多數(shù)芯片制造商目前追求的途徑是將晶體管堆疊在一起，晶體管被蝕刻到彼此相鄰的平坦硅表面上。把它們堆疊起來，那么我們可以得到更多的計算能力，這將延續(xù)摩爾定律的壽命。然而我們會遇到一個新問題，那就是它們會變得太熱。解決這個問題的一種方法是使用更有效的冷卻技術(shù)，如帶有液體的微小通道等。但問題是，從制造角度來看，這對他們來說同樣沒有吸引力，因為不能像以前那樣繼續(xù)生產(chǎn)芯片。

要為摩爾定律續(xù)命，最方便的事情是繼續(xù)尋找一種比硅更能散熱，并且可以與現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)相配合的新晶體管材料。我們知道這樣一種材料，它就是石墨烯。

你可能已經(jīng)看過石墨烯的圖像，它是以蜂窩圖案排列的單層碳原子，特點是它能很好地散發(fā)熱量。因此自2004年發(fā)現(xiàn)石墨烯以來，石墨烯晶體管的想法就一直存在。但不幸的是，雖然石墨擅長散熱并且擅長導(dǎo)電，但它不是半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體是一種可以施加電流以使其從非導(dǎo)電狀態(tài)切換到導(dǎo)電狀態(tài)的材料。為此，電子帶中需要所謂的帶隙。如果施加足夠高的電壓，將推動電子到上能帶，半導(dǎo)體就會導(dǎo)電。這就是為什么可以將它們用作邏輯元件，因為我們可以打開和關(guān)閉它們。

但石墨烯不具有良好的帶隙，它被認為是準金屬，因為嚴格來說它不是一種金屬，但它的導(dǎo)電能力與金屬非常相似。這意味著它無法實現(xiàn)晶體管作為開關(guān)的功能。科學家們想出了幾種方法來嘗試解決這個問題，例如他們使用卷成碳納米管的石墨烯。通過扭轉(zhuǎn)它們，可以在導(dǎo)電和不導(dǎo)電之間切換，并且可以用它們來制造晶體管。但問題又是，生產(chǎn)這些納米管并使用它們構(gòu)建芯片對于大規(guī)模生產(chǎn)來說太麻煩了。

而天津大學和美國佐治亞理工學院的研究人員做了一些完全不同的事情，他們在碳化硅晶圓上生長了一層石墨烯。碳化硅本身是一種半導(dǎo)體，而且它具有相當大的帶隙。基本上，他們發(fā)現(xiàn)了可以將碳化硅與石墨烯結(jié)合起來，得到一種穩(wěn)定的材料，該材料既具有帶隙，又比硅散發(fā)的熱量高10倍。他們還非常徹底地記錄了如何生產(chǎn)這種材料，并測試了它的強度和穩(wěn)定性可以用于晶體管。

老實說，這是非常令人興奮的。經(jīng)過20年的研究石墨烯在使用上并沒有太大的意義，但這次終于有所進展了。但從實驗室到商業(yè)化還有很長的路要走，所以恐怕我們還得再等一段時間。