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IBM展示液氮冷却纳米片晶体管原型,其性能可在室温下提升一倍

在旧金山举行的今年12月初的IEEE国际电子器件会议(IEDM)上,IBM研究人员展示了首款专为液氮冷却优化的先进CMOS晶体管根据本站了解,液氮的沸点非常低,只有-196°C,这是目前主流电子器件所无法承受的超低温。然而,在如此严寒的环境下,晶体管的电阻和漏电电流都会显著降低,因而提高了性能并降低了功耗IBM研发的纳米片晶体管采用将硅通道切割成薄薄的纳米片层,并用栅极完全包围的结构,实现了更有效的电场控制。这种结构不仅可以将500亿个晶体管压缩到指甲盖大小的区域内,而且在液氮冷却下,性能更是惊人地提升了

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    在旧金山举行的今年12月初的IEEE国际电子器件会议(IEDM)上,IBM研究人员展示了首款专为液氮冷却优化的先进CMOS晶体管

    IBM 展示专为液氮冷却优化的纳米片晶体管原型,性能可较室温翻倍

    根据本站了解,液氮的沸点非常低,只有-196°C,这是目前主流电子器件所无法承受的超低温。然而,在如此严寒的环境下,晶体管的电阻和漏电电流都会显著降低,因而提高了性能并降低了功耗

    IBM 研发的纳米片晶体管采用将硅通道切割成薄薄的纳米片层,并用栅极完全包围的结构,实现了更有效的电场控制。这种结构不仅可以将500亿个晶体管压缩到指甲盖大小的区域内,而且在液氮冷却下,性能更是惊人地提升了一倍

    重新写: 低温环境具有两个主要优势:电荷载子散射减少和功耗降低。散射减少意味着电阻降低,提升了电子在器件中的移动能力;功耗的降低则使得器件在相同电压下能够驱动更大的电流。此外,液氮冷却还能够提高晶体管的开/关灵敏度,只需更小的电压变化即可切换状态,进一步减少功耗

    然而,低温也带来了新的挑战:阈值电压升高。阈值电压是指将晶体管导通所需的电压,它会随着温度下降而升高,使得器件开关更加困难。传统工艺难以降低阈值电压,因此IBM研究人员采用了一种全新的双金属栅极和双偶极子技术。他们通过在n型和p型晶体管的接口处添加不同的金属杂质,形成偶极子,从而降低电子跨越导带边所需的能量,使晶体管更加高效

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