采用碳納米管互連的首顆1GHz芯片面世

時(shí)間:2008-02-25

來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語:1.1萬晶體管芯片上構(gòu)建的256個(gè)環(huán)形振蕩器實(shí)現(xiàn)了1GHz的運(yùn)行速度,可與其它先進(jìn)的CMOS芯片媲美(如iPhone處理器運(yùn)行在700MHz)。

編者按:利用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的銅互連是實(shí)現(xiàn)速度更快的未來芯片所面臨的瓶頸。一種解決方案可能就是采用具有更高電子遷移率的碳納米管。然而,迄今為止,研究人員一直無法完善把納米級(jí)碳管制作在芯片上正確位置的方法。現(xiàn)在,有一個(gè)研究小組認(rèn)為他們找到了解決問題的答案。 最近,斯坦福大學(xué)與東芝公司合作,設(shè)計(jì)了全球第一個(gè)采用納米管作為互連的CMOS電路,該電路在TSMC制造。在1.1萬晶體管芯片上構(gòu)建的256個(gè)環(huán)形振蕩器實(shí)現(xiàn)了1GHz的運(yùn)行速度,可與其它先進(jìn)的CMOS芯片媲美(如iPhone處理器運(yùn)行在700MHz)。 許多研究實(shí)驗(yàn)室正在研究采用納米管作為互連芯片,因?yàn)樗鼈兙哂斜茹~更高的電子遷移率,并且生長的幾何尺寸更小。然而,斯坦福大學(xué)電氣工程教授PhilipWong表示,“我們實(shí)現(xiàn)了第一款以1GHz的商用速度運(yùn)行的數(shù)字芯片。” 該芯片被設(shè)計(jì)為具有一個(gè)缺失連接的環(huán)形振蕩器陣列。通過加入一只納米管來完成該電路,芯片證實(shí)了可用納米管替代銅線的生存能力。所采用的納米管為多壁型,長5微米,直徑50-100納米(大約跟銅線的尺寸一樣)。將來的版本可以采用單壁納米管以及1納米的直徑。該芯片的面積為1/100英寸。 為了簡(jiǎn)化環(huán)形振蕩器的制造和測(cè)試,在芯片上所提供的復(fù)用電路讓每一個(gè)環(huán)形振蕩器能夠被分別尋址。納米管被放置在縫隙之間以實(shí)現(xiàn)一個(gè)環(huán)形振蕩器電路,所采用的嶄新方法把一種溶液飄浮在芯片上以懸起幾千個(gè)自由漂浮的納米管。 然后,向環(huán)形振蕩器供應(yīng)交流電,從而吸引漂浮的納米管來精密地對(duì)準(zhǔn)電路中的縫隙。一旦納米管嵌入到位把特殊的縫隙橋接器來,供給那個(gè)環(huán)形振蕩器的交流電就被切斷。溶液然后被去除,芯片被容許變干。 這項(xiàng)研究工作得到了斯坦福大學(xué)電氣工程博士候選人GaelClose,東芝公司工程師ShinichiYasuda和ShinobuFujita以及東芝美國研究(加州圣何塞)公司工程師BipulPaul的幫助。
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