半导体界的新革命 纳米材料或将创造分子级电路

据《纽约时报》报道，摩尔定律将死的说法在业界传得沸沸扬扬，不过科学家称，新材料的诞生将使得这条定律继续有效，下一代计算机芯片借助新纳米材料的使用集成度更高，制造成本也更低，有可能让计算机芯片告别硅时代。

报道称，1965年戈登·E·摩尔(GordonE.Moore)表示，大约每18个月，硅芯片上蚀刻的晶体管数量就会增加一倍。在那之后不久，评论家就开始预言“摩尔定律”主导的时代将慢慢终结。

最近，业界专家的警告越发明确：半导体行业的发展正走向停滞，英特尔联合创始人摩尔博士的说法将要画上句号。

倘若事实果真如此，计算机世界将遭受巨大冲击。个人电脑、音乐播放器和智能手机的创新和晶体管成本的快速下降有直接关系。指甲大小的密布着数以十亿计晶体管的硅片最低价格只有几美元。

但是，持乐观态度的科学家和工程师说，摩尔定律并没有死，只不过它在进化。他们认为，借助一类新型纳米材料，生产厂家有可能做出接近分子大小的电路。这类纳米材料包括金属、陶瓷、聚合或复合材料，它们有着自己特殊的结构。

例如，半导体设计人员正研发一些化学工艺，以便让这些材料在半导体晶片上形成极薄的电路图案，实现“自组装”(selfassemble)电路。科学家们认为，将纳米电路图案和传统的芯片制造技术结合起来，会产生一种新型的计算机芯片，它不仅让摩尔定律继续有效，而且也会降低芯片的制造成本。

“自组装是关键，”加州圣何塞IBM阿尔马登研究中心(AlmadenResearchCenter)的科技主管钱德拉塞卡尔·纳拉扬(ChandrasekharNarayan)说。“你要借助自然的力量帮助你完成工作。蛮干行不通了，你必须跟自然合作，让事情自然而然地发生。”

为了实现这一切，半导体制造商必须从硅时代向“计算材料时代”转变。硅谷的研究人员正引领这个趋势，他们通过功能强大的新型超级计算机模拟他们的预测。虽然硅谷不制造半导体芯片，但这里研发的新型材料有可能在未来十年让计算机世界翻天地覆。

“材料对人类社会非常重要，”斯坦福大学的物理学家张首晟说。他最近带领一组研究人员设计出了一种锡合金材料，在室温下已经具有近似超导的性质。“所有时代都用材料来命名——石器时代、铁器时代，现在我们则有硅时代。过去人们偶然发现材料。一旦我们拥有了预测材料的能力，情况就会大不相同。”

计算材料革命很可能会为下一代计算机芯片所需的技术指明新的道路。这也是IBM看好的方向。目前，该公司正在试验一种自动形成超细网状结构的物质，它可以用来在硅晶片上形成电路图案。

纳拉扬博士对此持谨慎而乐观的态度，他说，生产厂家利用自组装技术后就不需要投资购光刻机。光刻机使用X射线来蚀刻微小的电路，价格为5亿美元。在谈及用更低成本的方式制作电路更密集的计算机芯片时，他说：“答案可能是肯定的。”