幾十年來，硅一直主導(dǎo)著計算機芯片和晶體管的生產(chǎn)，以至于世界科技之都都以它的名字命名——硅谷（Silicon Valley）。然而，硅的統(tǒng)治可能不會永遠(yuǎn)持續(xù)下去，麻省理工學(xué)院（MIT）的一項最新研究結(jié)果就很有可能動搖其霸主地位。

麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為InGaAs（砷化銦鎵）的合金可能具有制造更小，更節(jié)能的晶體管的潛力。以前，研究人員認(rèn)為InGaAs晶體管的性能會在小范圍內(nèi)下降。但是最新的研究結(jié)果表明，這種明顯的變質(zhì)并非材料本身的固有特性。

研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)可能會在某一天幫助推動計算能力和效率超越硅所能提供的水平。該研究主要作者、麻省理工學(xué)院微系統(tǒng)技術(shù)實驗室和電氣工程與計算機科學(xué)系（EECS）學(xué)生Xiaowei Cai表示，“我們真的很興奮。我們希望這一結(jié)果將鼓勵大家繼續(xù)探索使用InGaAs作為晶體管的通道材料。

晶體管是計算機的重要組成部分。它們充當(dāng)著開關(guān)的作用（停止電流或讓電流流動），并可以引發(fā)一系列驚人的計算：從模擬全球氣候到在Youtube上播放視頻。一臺筆記本電腦可能包含數(shù)十億個晶體管。為了像過去幾十年那樣在未來提高計算能力，電氣工程師將不得不開發(fā)更小、更緊湊的晶體管。迄今為止，硅一直是晶體管的半導(dǎo)體材料的首選。

然而，InGaAs已經(jīng)顯露出成為其潛在競爭對手的跡象。據(jù)研究，即使在低電壓下，電子也能輕松地穿過InGaAs。研究人員表示，這種材料“已知具有出色的（電子）傳輸性能”。InGaAs晶體管可以快速處理信號，從而可能加快計算速度。另外，InGaAs晶體管可以在相對較低的電壓下運行，這意味著它們可以提高計算機的能源效率。因此，InGaAs似乎是用于計算機晶體管的有前途的材料。

但這種材料一直被認(rèn)為有一個BUG，即其良好的電子傳輸特性會隨規(guī)模的縮小而減弱，但這正是制造更快、更密集的計算機處理器所需要的。這個問題使一些研究人員得出結(jié)論，認(rèn)為納米InGaAs晶體管根本不可能取代硅。

然而，此次MIT的研究得出結(jié)論稱，該問題應(yīng)部分歸因于氧化物陷阱，而并非這種材料本身的缺陷。氧化物會導(dǎo)致電子在試圖流過晶體管時被卡住。Cai說，“我們發(fā)現(xiàn)這是一種誤解。”

“晶體管應(yīng)該像一個開關(guān)一樣，你希望能夠接通電壓并產(chǎn)生大量電流。但是，如果您捕獲了電子，則發(fā)生的事情就是打開電壓，但通道中只有非常有限的電流。因此，當(dāng)氧化物被捕獲時，開關(guān)能力會大大降低?！彼忉屨f。

研究小組通過研究晶體管的頻率依賴性，即電脈沖通過晶體管的傳輸速率，確定了上述結(jié)論。在低頻下，納米InGaAs晶體管的性能似乎會有所下降。但在1千兆赫或更高的頻率下，它們運行地很好，即氧化物捕獲不再是一個障礙。
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