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网络期刊 1

以开发单电子晶体管与其集成化技术引领世界,以融合IT与纳米技术获取突破

Fukui Takashi, Doctor of Engineering

信息科学研究科 信息电子学专业 教授

工学博士 福井 孝志

已到达纳米级的LSI集成度

---- 这些年"纳米技术"这个词语为世人所熟知,特别在生物、医疗领域的研究开发方面受到了广泛瞩目,在IT领域的研究也十分活跃。

福井 从1958年杰克・基尔比发明了半导体集成电路以来,已经过去了半个世纪,在此期间,集成电路正在飞速完成着细微化和高集成化。现在已出现了在1厘米的正方体中,装入1亿个以上电路元件的大规模集成电路,元件的大小正在从微米级踏足到纳米级世界。半导体业界的发展蓝图,描绘了到2014年左右,将会实现门长11纳米的中央处理器(CPU),然而,现状是通往纳米领域的半导体设备制造之路上,还有很多有待解决的课题。

其中之一就是制造工程的问题。现在一般采用的细微加工技术是被称为自上而下(TOPDOWN)方式的,在硅片上用印刷技术直接将电路模型写入的技术,但是,据称在产业基地能够实现的加工尺寸极限为35纳米左右。

另一个就是随着高集成度而带来的耗电量增加和散热的问题。在普通的半导体设备上一个晶体管涉及到数千个电子,而搭载了将近1亿个晶体管的LSI的耗电量当然会变得很大。而且,如果集成在边长1厘米的四方体之中,发热量将会更加巨大。为了实现更细微化,我认为有必要开发出与目前为止的集成电路完全不同的具有新的工作原理的设备,我们所期待的中坚技术就是纳米技术。

---- 耗电量和发热的问题与地球环境和能源资源问题也密切相关吧。那么,您认为具有新的工作原理的设备可能将会是什么样的呢?

福井 现在,国内外研究机构着手研究的的是减少供给LSI的电流与电压,也就是减少参与晶体管工作的电子数的技术。在这其中,仅由1个电子控制晶体管的开,关的"单电子晶体管"正引起重视,如果得以实现,那么预计耗电量将会降低为目前的万分之1。

Fukui Takashi, Doctor of Engineering

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