IC如何创新

降低温度很值得

　　我们因而得到这样的结论，那就是把太多元件放在一个芯片上会严重的降低系统操作的速率。

　　关于这一点，我们能做什么？解决的办法之一是不要那么激烈的缩小联机的尺寸。比如说，假设让联机的厚度与宽度不变。这表示即使当联机的长度维持同样的时候，联机的电阻不会增加。而这对于电容的效果就不是那么理想了，不过，可以用增加氧化层厚度的方法来补偿。

　　自然了，如果联机的宽度不缩小，那么当元件尺寸缩小的时候，这些联机所占的表面积就增加了。事实上，一个面积为一平方公分的高密度超大规模集成电路，一般来讲，联机的总长度大约为二十公尺。如果我们假设这些联机大约是5微米宽，那么很快就可以算出来，这些联机会把整个芯片的面积都占满了。要防止这种情形，许多超大规模集成电路都用多层的联机，每一层都用氧化层与其它的联机分开。

　　另外一个避免这些联机问题的可能办法就是降低温度。用这种方法，可以把系统的操作温度当作另外一个可以缩小的参数（虽然这个参数缩小的比例与其它的参数不一样）。固然并不是在每项应用中都能控制温度，但是在许多超级电脑中，冷却系统已经是很常见的了。

　　这项工作是值得的，因为使用低温会有许多好处。比如说，金属联机的电阻减低了，因而降低了时间延迟。离子的振动也降低了，因而减低了联机受到电致徙动的影响。除此之外，闸极电压依比例缩小的问题也解决了，因为热杂讯降低了。而且我们在下一章会看到，元件本身在低温时可以操作得更快。

　　一芯片十亿元件

　　我们看到，要想增加集成电路电子元件的密度，会面临许多可能的问题。虽然这样，这种简单依比例缩小的方法可以让微型化的趋势继续到二十一世纪，到了那个时候，应该可以把十亿个元件放在同一个芯片上。

　　然后要做什么呢？依比例缩小的理论说这个最小的闸极长度大约是0.2微米，但即使是在这样的小尺寸，我们也还没有碰到任何基本的限制。这表示继续进步仍然是可能的。不过，这可能会需要一种跟目前所用的很不相同的技术。