美国珀杜大学制成三维集成电路

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世界上一些国家的计算机科学家目前正忙着研制非硅芯片之际，美国珀杜大学的科学家并没有随大流去追赶这股非硅芯片热潮，而是独辟蹊径，在硅芯片本身狠下功夫，通过使硅芯片更小、运用速度更快而找到了扩大硅芯片用途的新方法。其关键是分层置放硅晶体管，制成三维集成电路，通俗地说，就是使原先躺着的硅芯片统统站起来，成为一种新型的立体硅芯片。众所周知，传统的芯片只有一层二维硅晶体管，而新型芯片则采用大小等于人血球的五十分之一大小的晶体管。令人惊奇的是，这种芯片上每一层都能够自动地向上“长出”硅岛，形成另外的一层。　　由于这些晶体管是一层接着一层叠加起来的，所以与普通芯片相比，它们之间的连线更短、电路更紧凑，制成的芯片不仅性能更好、耗电更少，而且成本也更低。那么，制造这种立体芯片的奥妙在哪里呢？原来，为了“长出”芯片层，首先要在二氧化硅层上蚀刻出一些极其细小的洞口，然后往洞口里填进硅，再在氧化硅层上和那些洞口里植入单门晶体管，让硅通过这些细小的洞口向上生长，并且覆盖住底下一层晶体管，形成另外新的一层晶体管。实验表明，在这种立体芯片里，晶体管传输的数据是目前传统晶体管的两倍多，由于具有更好的性能而极具发展潜力。　　无独有偶，美国朗讯科技(Lucent Technologies)公司贝尔(Bell)实验室的科学家最近宣布，他们也研制出一种新型的垂直晶体管，可望取代半导体工业35年来一直沿用的平面晶体管，用于制造运算速度更快、能耗更低的全新的芯片。　　目前制造半导体芯片时，需要采用平板印刷技术将金属“印制”在半导体材料上，形成平面晶体管，因此，晶体管的尺寸受到很大限制，目前其尺寸已经接近极限。如果采用“直立”的方式，在半导体基板上耸起一排排的垂直晶体管，那么，晶体管所占芯片大面积将大为减少，这和一个人站着要比躺着所占的地面面积要少得多是同样的道理。这样同样面积的芯片就可集成更多的晶体管;其次，晶体管的高度可以适当做高一些，所占芯片面积可以进一步减小;第三，利用这种技术可以研制多层次的立体芯片，大大提高晶体管的集成程度。这样一来，晶体管的尺寸可以做得更小 ，同样大小的芯片中含有的晶体管数量更多，从而达到提高芯片运算速度、 降低能耗的目的。　　贝尔实验室的科学家表示，研制垂直晶体管是全球半导体业界多年来努力的目标，他们研制出的这种晶体管，其制造技术非常简单，有利于大规模推广使用。目前，贝尔实验室的科学家们正在用这种技术制造半导体芯片中最常用的互补金属氧化物半导体晶体管(CMOS)，其目的是使得这种具有节能效果的垂直晶体管早日进入大规模的工业应用阶段。