元件也可以弯曲了 微处理器可用二维材料制造

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所属分类:半导体
摘要

据悉,研究人员用类似于石墨烯的二维材料制造出微处理器,二维材料有一个优点:非常灵活,也就是说它可以轻易放进可穿戴设备、联网传感器,而且还不容易损坏。比如我们如果掉了手机,手机会弯曲,而不是破碎。有些人认为,这种神奇的弹性导电材料可能会给电池、传感器、芯片设计带来革命性的变化。   

处理器只有115个晶体管,从测试标准上看它并没有什么惊人的,不过维也纳科技大学的研究人员在报告中表示,这是第一步,标志着我们朝着2D半导体微处理器前进了第一步。   

其实,现在的半导体和屏幕已经相当薄了,不过它们依赖材料的三维物理特性。如果将硅圆晶弯曲,它就会破裂。维也纳科技大学使用石墨烯等2D材料或者过渡金属硫族化合物,它们是真正的二维材料,是用晶体制造的,只有一层原子或者分子的厚度,所以可以弯曲。   

过渡金属硫族化合物是一种混合物,包含了过渡金属,比如钼、钨和硫族元素。和石墨烯一样,过渡金属硫族化合物形成层,不过它和石墨烯不同,化合物能够像金属一样导电,它们属于半导体,这种特性对于柔性芯片设计师来说是一个好消息。   

研究人员用二硫化钼制造微处理器。他们在硅基片上放置2个层,层的厚度与分子差不多,上面刻有电路设计,然后用氧化铝层分开。报告称:“基片只是作为介质载体存在的,没有其它功能,所以可以用玻璃或者其它材料替代,包括柔性基片。”   

最近推出的英特尔芯片都采用了64位技术,它可以理解成百上千条不同的指令,具体是多少要看你是怎样计算的,它包括了几亿个晶体管。   

维也纳科技大学开发的微处理器一次只能处理1位数据,只能理解4种指令(NOP、LDA、AND、OR),电路宽2微米,比最新的英特尔处理器和ARM处理器宽了100倍。   

研究人员说,如果继续开发,可以让微处理器变得更复杂,同时缩小尺寸。在制造时,研究人员刻意选择了大尺寸,这样二硫化钼薄膜不容易穿洞、破裂或者污染,用光学显微镜检查结果时也会更容易一些。   

报告称:“我们认为,将1位变成多位数据没有任何障碍。”唯一的挑战在于降低瞬变电阻,用亚微米工艺制造面临这样的挑战。   

并不是说制造就很容易。虽然制造子单位的良率很高,大约80%的算术逻辑运算单元都可以正常运行,但是因为它采用的是无故障容错设计,所以只有很少的一部分成品设备可以正常使用。   

为了解决良率问题,商务微处理器制造商引进了芯片设计模块,用不同的速度测试。芯片的运行速度越高成本也越高,错误的子组件可以永久禁用,这种芯片同样可以出售,只是性能没有那么强。   

英特尔从4004芯片(4位中央处理器,46条指令)发展到最新的x86 Kaby Lake用了整整46年,一路上整个产业都在不断了解微制造技术,相比而言柔性半导体研究的进步速度还是算快的。

据悉,研究人员用类似于石墨烯的二维材料制造出微处理器,二维材料有一个优点:非常灵活,也就是说它可以轻易放进可穿戴设备、联网传感器,而且还不容易损坏。比如我们如果掉了手机,手机会弯曲,而不是破碎。有些人认为,这种神奇的弹性导电材料可能会给电池、传感器、芯片设计带来革命性的变化。   
处理器只有115个晶体管,从测试标准上看它并没有什么惊人的,不过维也纳科技大学的研究人员在报告中表示,这是第一步,标志着我们朝着2D半导体微处理器前进了第一步。   
其实,现在的半导体和屏幕已经相当薄了,不过它们依赖材料的三维物理特性。如果将硅圆晶弯曲,它就会破裂。维也纳科技大学使用石墨烯等2D材料或者过渡金属硫族化合物,它们是真正的二维材料,是用晶体制造的,只有一层原子或者分子的厚度,所以可以弯曲。   
过渡金属硫族化合物是一种混合物,包含了过渡金属,比如钼、钨和硫族元素。和石墨烯一样,过渡金属硫族化合物形成层,不过它和石墨烯不同,化合物能够像金属一样导电,它们属于半导体,这种特性对于柔性芯片设计师来说是一个好消息。   
研究人员用二硫化钼制造微处理器。他们在硅基片上放置2个层,层的厚度与分子差不多,上面刻有电路设计,然后用氧化铝层分开。报告称:“基片只是作为介质载体存在的,没有其它功能,所以可以用玻璃或者其它材料替代,包括柔性基片。”   
最近推出的英特尔芯片都采用了64位技术,它可以理解成百上千条不同的指令,具体是多少要看你是怎样计算的,它包括了几亿个晶体管。   
维也纳科技大学开发的微处理器一次只能处理1位数据,只能理解4种指令(NOP、LDA、AND、OR),电路宽2微米,比最新的英特尔处理器和ARM处理器宽了100倍。   
研究人员说,如果继续开发,可以让微处理器变得更复杂,同时缩小尺寸。在制造时,研究人员刻意选择了大尺寸,这样二硫化钼薄膜不容易穿洞、破裂或者污染,用光学显微镜检查结果时也会更容易一些。   
报告称:“我们认为,将1位变成多位数据没有任何障碍。”唯一的挑战在于降低瞬变电阻,用亚微米工艺制造面临这样的挑战。   
并不是说制造就很容易。虽然制造子单位的良率很高,大约80%的算术逻辑运算单元都可以正常运行,但是因为它采用的是无故障容错设计,所以只有很少的一部分成品设备可以正常使用。   
为了解决良率问题,商务微处理器制造商引进了芯片设计模块,用不同的速度测试。芯片的运行速度越高成本也越高,错误的子组件可以永久禁用,这种芯片同样可以出售,只是性能没有那么强。   
英特尔从4004芯片(4位中央处理器,46条指令)发展到最新的x86 Kaby Lake用了整整46年,一路上整个产业都在不断了解微制造技术,相比而言柔性半导体研究的进步速度还是算快的。

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