美研發(fā)石墨烯無縫集成電路架構(gòu)

美國科學(xué)家研制出了一種新的集成電路架構(gòu)并做出了模型。在這一架構(gòu)內(nèi)，晶體管和互連設(shè)備無縫地結(jié)合在一塊石墨烯薄片上。發(fā)表在《應(yīng)用物理快報》雜志上的這項最新研究將有助于科學(xué)家們制造出能效超高的柔性透明電子設(shè)備。

目前，用來制造晶體管和互聯(lián)設(shè)備的都是大塊材料，因此很難讓集成電路變得更小，而且大塊材料也容易導(dǎo)致晶體管和互聯(lián)設(shè)備之間的“接觸電阻”變大，而這兩方面都會降低晶體管和互聯(lián)設(shè)備的性能并增加能耗?；谑┑木w管和互連設(shè)備極具前景，有望解決這些基本問題。

該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、加州大學(xué)圣巴巴拉分校(UCSB)電子和計算機工程系教授、納米電子設(shè)備研究實驗室主任高斯塔夫˙巴納吉表示：“石墨烯除了是目前最纖薄的材料之外，其還具有一個可調(diào)諧的帶隙。狹窄的石墨烯帶能被用來制造半導(dǎo)體;而寬的石墨烯帶是金屬。不同的石墨烯帶可以制成不同的設(shè)備，制成的設(shè)備可以無縫地結(jié)合在一起，這樣也可以降低接觸電阻。”

在實驗中，巴納吉研究團隊使用非平衡格林函數(shù)(NEGF)來對包含有如此多異質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜電路架構(gòu)的性能進行評估，并研究出了一種方法，設(shè)計出了這種“全石墨烯”的邏輯電路。該研究的合作者康家豪(音譯)表示：“對電子通過由不同類型的石墨烯納米帶制造的設(shè)備和互連設(shè)備的情況以及跨過其接口的情況進行精確的評估是我們的電路設(shè)計成功并達到最優(yōu)化的關(guān)鍵。”

石墨烯研究領(lǐng)域的大咖、哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)教授菲利普˙吉姆表示：“這項研究通過使用一種全石墨烯的設(shè)備——互聯(lián)架構(gòu)，為傳統(tǒng)集成電路會遇到的接觸電阻問題提供了一種解決辦法，這將顯著簡化基于石墨烯的納米電子設(shè)備的集成電路構(gòu)建過程。”

結(jié)果表明，與目前的集成電路技術(shù)相比，新的全石墨烯電路的噪聲容限更高，且耗費的靜態(tài)功耗低很多。另外，巴納吉表示，隨著石墨烯研究領(lǐng)域不斷取得進展，這種全石墨烯電路有望在不久的將來成為現(xiàn)實。