打破摩爾定律有望！1奈米電晶體出現了 - 工程師

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打破摩爾定律有望！別說 5 奈米以下是夢話，1 奈米電晶體出現了

作者Liu milo | 發布日期2016年10月07日19:30

台積電共同執行長劉德音先前在出席活動時才透露，目前已組成團隊著手 3 奈米研發，
業界一片驚奇，而且現在不只 3 奈米，1 奈米也來了！隸屬美國能源部的勞倫斯伯克利
國家實驗室 Ali Javey 團隊即宣稱，突破了物理極限，成功創造 1 奈米電晶體。

一般認為 5 奈米已超出電晶體矽材料的物理極限，但美國能源部旗下勞倫斯伯克利國家
實驗室當地時間 6 日發表一項研究成果，以科學家 Ali Javey 為首的團隊表示已成功創
造 1 奈米電晶體，長度大約是人類頭髮的十萬分之一。

研究團隊指出，製程成功微縮至 1 奈米就在於奈米碳管與二硫化鉬（MoS2）等材料的運
用。1 奈米大約是 2～3 個原子直徑，而奈米碳管管壁管壁僅一個原子厚，早已被視為有
望取代矽，藉以提升電晶體性能、超越摩爾定律的關鍵材料。而常被作為引擎潤滑油主要
成分的二硫化鉬（MoS2）近年也被視為新興材料廣泛應用於奈米電晶體、LED、雷射與太
陽能電池，也成了此次研究成功的重要關鍵要素。

場效電晶體透過汲極、源極間電流的流動與閘極的控制形成 0 或 1 的數位訊號，而奈米
製程所指的線寬就是閘極長度。電子透過矽的流動比二硫化鉬更輕、阻力更小，這對閘極
長度在 5 奈米或線寬更長時是優點，但在 5 奈米線寬以下，卻會出現量子力學裡所謂的
量子穿隧效應，部分電子可能穿透閘極產生漏電流，甚至讓電晶體整個無法關閉造成失控
。但透過二硫化鉬較矽來得重的特性，在較小線寬之下，還能有效控制電子流。

不過這一項研究仍在初步階段，研究主持人同時也是加州大學柏克萊分校電子工程及電腦
科學教授的 Ali Javey 自己也指出，該實驗尚未轉移至晶片上、將其放大數十億倍，但
Ali Javey 認為，這是一個啟發，摩爾定律不會只停在 5 奈米，透過半導體新材料的
應用與持續的研究，摩爾定律或將能延續下去。

這項研究同時也發表於 6 日最新發行的《科學（Science）》期刊。

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