堵住电流泄漏：摩尔定律在晶体管发展中继续有效

对半导体国际技术路线图进行更新。他们预测，标准晶体管的横向尺寸到2013年将减小到16纳米（现在是32纳米），到2015年还将减小到11纳米。要想进一步缩小就需要一个概念上的飞跃。有幸的是，已经有了几个这样的选择。

一个最有前景的方法去年已由考林吉带领的爱尔兰廷德尔国家研究所描绘出来。他们发表一篇论文，宣布他们已经创造出无接晶体管。这一方法早在1925年就由一位名叫朱利叶斯•利林菲尔德的物理学家获得专利，但直到现在，它的制造依然是个难题。

晶体管连接处的两面是掺入了导电电子（因为电子带有负（negative）电荷，因此被称为n型材料）的硅片，而p型区域的晶格中掺入了带有正电的空穴，这些空穴由电子的游离而产生。还有一些三极管，源极和漏极都是p型，沟道是n型。在其他情况下，情况正好相反。在n型和p型的结合处，硅的作用就像一个阀门，防止电流流向相反的方向。

然而，晶体管越小，制造PN结的难度就越大，这也是受到了掺入元素浓度波动的影响。考林吉博士的设计——类似英特尔的三栅极，在一个单独的、超薄的硅导线周围环绕一个三维栅极——为避免这种情况，整个晶体管全部采用一种比常规平板晶体管所用的半导体掺入元素浓度更大的半导体来制造。设计中含有一个极薄的沟道，就像阀门一样，断路时载流子（比如，自由电子或空穴）全部消失，通路时充满这种载流子。它的尺寸同样应该可以缩小。廷德尔研究院的研究人员去年报告说，通过对这种原子排列的无接晶体管进行计算机模拟显示他们的运行状况完好，而且它的栅极长度只有3.1纳米。

这种栅极长度会使摩尔定律在未来几年将继续发挥作用，此后，摩尔定律要想继续发挥作用，就要求有更多的创新思维。比如，大量的学术人员和工程人员正在思考，如何制造出这样一种晶体管，使得量子沟道成为一种特色，而不是一种缺陷。根据量子理论，电子只有在某个能量级才能获得，这就意味着利用隧穿效应的晶体管可能直接从从弱电流转至强电流，并且不要预热时间。

这也许是一个不错的想法。晶体管的大小受到单原子大小的局限，在这种情况下，还不知这是否就是工程人员最后一个即兴之举。当摩尔博士宣布这一定律时，他本以为定律可能会在10年内有效。具有不可抗拒力量的人类创造力确保摩尔定律的寿命比预想的大大延长了，但这种力量现在正面临着原子物理学难以逾越的障碍。这真是一场引人入胜的竞赛。

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