难以置信的微芯片

【英国《金融时报》１０月２９日文章】题：难以置信的微芯片
今天的硅芯片上的晶体管和其他电子元件体积只有７０年代初芯片晶体管体积的千分之一。半导体研究人员说，到下世纪初，技术的发展将使晶体管等电子元件体积缩小到目前的几千分之一。由于计算机的容量和速度随着元件的缩小而增加，可以预计，将来的汽车和家用计算机将获得超级计算机的处理能力。
日本东芝公司与英国剑桥大学合办的东芝剑桥研究中心的迈克尔·佩帕教授宣布取得一项突破，可使微型化进程在目前的芯片技术达到其基本的物理极限之后继续向前发展。该中心已研制出制造“量子效应综合电路”的工艺。这些芯片上的电子元件相当小，宽只有１０个原子——是一根人发的十万分之一。一块指甲盖大小的量子芯片，能容纳一万亿个存储元件或逻辑门，每秒可转换１０亿次。它实际上不消耗能量，这是一个相当大的优势，尤其适用于便携式计算机。
世界各国的半导体制造商大多在试验量子器件。东芝公司说，它最大的成就是找到了以合理成本大规模生产量子器件以用于集成电路的方法。生产过程以一种用分子束敷设原子层的工艺为基础。不过，这种技术只有在液氦冷却到接近绝对零度时才能正常应用。
日本电气公司正在开发一种不同形式的量子器件——表面隧道晶体管。日本日立制作所设在英国的剑桥实验室试制出“单电子存储器”——实际上使用大约１００个电子存储一位信息。
在美国，得克萨斯仪器公司、美国电话电报公司、美国商用机器公司和其他一些公司都鼓励开发量子技术。有关人员深信量子器件最终将取代常规电子器件。
常规的光学印刷电路技术在２００４年左右第一代千兆位芯片问世时将仍可应用。
预计到２００８年将出现４０００兆位芯片，制造商很可能转向能以其较短的波长制出更加纤细线路的Ｘ光射线。美国国际商用机器公司、美国电话电报公司、摩托罗拉公司和洛拉尔公司本月初宣布成立一家由联邦拨款的合资企业，为制造未来的芯片开发Ｘ光射线光刻平版印刷电路技术。
东芝公司的日本研究中心今年已展示了制造只有０．０４微米宽硅晶体管的技术，具有可防止电子泄漏的特性。该公司说，这项技术可用于开发１００千兆位存储芯片。
但是，常规芯片在某个时候将达到其技术极限。在那之前，新的量子器件能否大量进入半导体市场，不仅取决于基本的技术逻辑因素，还取决于制造成本。半导体业的障碍之一是建造新的芯片制造厂的开支呈指数增长。据ＩＢＭ估计，常规硅芯片在线宽缩小到０．１８微米以下时将遇到经济上的障碍，因为Ｘ射线或电子束装置成本可能太高。量子芯片的生产要便宜得多。
另一种可能性是采用全新的生产技术，例如，使用“扫描探头显微镜”控制每个电子，以合理的成本生产量子器件。最好的估计是，特殊用途的量子芯片将在大约１０年内进入市场，大概在２０１５年左右成为信息技术革命的主要力量。