一直以來，在芯片領域，業(yè)內普遍認為未來能夠替代硅技術的當屬碳納米管（CNT），因為從理論上來看，采用碳納米管的芯片可以比硅基芯片在速度和功耗上有5—10倍的優(yōu)勢。也因此，自碳納米技術問世以來，學術界從來沒有放棄對它的研究。

最近，這項技術又有了最新的突破。

當地時間8月28日，《Nature》上發(fā)表了一項來自MIT的Gage Hills等人的研究成果，即碳納米管芯片制造領域的一項重大進展：一個完全由碳納米晶體管構成的16位微處理器。這是迄今為止最大的碳納米管芯片。

圖片來源：MIT News

據悉，這款處理器名為RV16X－NANO，依據行業(yè)標準的工藝流程進行設計和制造。它采用了14000多個碳納米場效應管（CNFET），基于RISC－V指令集，可在16位數據和地址上運行標準的32位指令，可以完全替代同類型的商用處理器。

值得一提的是，RV16X－NANO最大的亮點在于Hills及同事對制造方法的改進，現在70多頁的制作工藝細節(jié)均已發(fā)表。

首先，為了以防晶體管無法正常工作，他們利用一種剝落工藝防止碳納米管聚合在一起。此外，通過細致的電路設計（減少了金屬型碳納米管而非半導體型碳納米管的數量，后者的存在不會影響電路的功能），他們還克服了一些和碳納米管雜質相關的問題。這些都為未來碳納米管的商業(yè)落地提供了思路。

在測試中，RV16X－NANO成功執(zhí)行了一個程序，生成消息：“Hello， World！ I am RV16XNano， made from CNTs”，這也預示著碳納米管走向商用的第一步。

世界范圍內，最早實現碳納米管器件制備的是IBM，其在2014年成功制備出碳納米管20nm柵長器件，不過，該器件性能比預期差很多。后來，也有各類實驗室號稱制備出1nm柵長的碳納米管器件，但更多的只是噱頭，實際使用性能很差。2017年，北京大學的彭練矛－張志勇研究團隊在探索5nm柵長的碳納米晶體管上獲得進展，該研究成果曾發(fā)表于《Science》雜志上。