信息技术趋势与对策（１）新一代晶体管即将问世

【美联社新墨西哥州阿尔伯克基４月２日电】科学家们正在对一种新型晶体
管进行微调。这种晶体管的运算速度比现有计算机技术大约快１０倍。
原理与应用
国立桑迪亚实验所的科学家们正在研制的这种晶体管用途极其广泛，既可用
于计算机和蜂窝电话，又可用于探测微量有毒物质的卫星和传感器。
特拉华大学的保罗·伯杰副教授在对联邦科研小组的工作评审以后说：“如
果能够把这种晶体管与常规的硅工艺结合起来，那将意味着产品的价格更低、速
度更快、体积更小、性能更好。”
晶体管可以使微芯片执行逻辑运算。每个微芯片的表面都镶嵌有数百万个晶
体管，它们彼此通过导线连成一体。
阿尔伯克基的这个５人研究小组为开发这种晶体管已耗费了４年时间和１０
０万美元。该小组负责人杰里·西蒙斯说：“这种晶体管有可能使电子技术发生
革命性变化。”
普通的硅晶体管里设有一扇把电子送进通道的电子门。而在桑迪亚实验所研
制的这种晶体管里，电子从一个半导体层“隧穿”一个极薄的阻挡层，到达另一
个半导体层。这个过程速度很快，可以使电子避开使传统晶体管速度减慢的路径
杂质。
尽管还没有对桑迪亚实验所研制的晶体管的运算速度进行检测，但是它的速
度预计将达到每秒１万亿次。
位于新墨西哥州北部的另一个联邦实验所预计将在数年之内开发出世界上速
度最快的超级计算机。这种计算机用传统的晶体管也可以使运算速度达到每秒３
万亿至５万亿次。
这种超级计算机的速度预计将比国立洛斯阿拉莫斯实验所以前使用的速度最
快的超级计算机还要快大约３０倍──比普通的家用或办公用计算机的速度快大
约１亿倍。
西蒙斯说，如果桑迪亚实验所研制的这种晶体管能达到预期目标，它肯定会
使超级计算机的运算速度比采用传统晶体管的超级计算机快１０倍。
量子捷径
科学家们从本世纪８０年代后期开始研究“隧穿”晶体管，但是他们一直未
能实现对这种晶体管的连续大规模生产。
桑迪亚实验所通过把半导体的叠加方式从横向改为纵向，从而解决了这一难
题。
伯杰说：“这种方法与其它一些方法取得的效果相同，但是它更简单巧妙，
很容易操作。”
这种根据量子物理学原理研制的新型晶体管要投入商业应用还需要５到１０
年时间，部分原因是由于微芯片必须经过重新设计才能采用这种晶体管。
美国雷神公司和摩托罗拉公司以及好几家日本公司的科学家们也在竞相利用
量子学原理开发晶体管。
雷神公司的科学家艾伦·西伯说：“我认为我们能开发出具有量子效应的芯
片。这种晶体管能否获得成功，还有待证明。”
走向成功
西伯说，新一代晶体管的成功，将取决于多个晶体管组合在一起时的性能以
及在大量生产时的可靠性。
桑迪亚实验所的科学家们还有一些工作要做。目前研制的这种晶体管在零下
３２１华氏度的环境中性能最好。这么低的温度对于消除没用的多余能量是必要
的。但是西蒙斯预计，桑迪亚实验所明年就可以研制出在常温下工作的晶体管。
西蒙斯说，要充分利用这种新型晶体管，就应该对计算机芯片重新设计，新
设计的芯片将具有体积更小、能耗更低的优点。