幾十年來(lái)，硅一直主導(dǎo)著計(jì)算機(jī)芯片和晶體管的生產(chǎn)，以至于世界科技之都都以它的名字命名——硅谷（Silicon Valley）。然而，硅的統(tǒng)治可能不會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去，麻省理工學(xué)院（MIT）的一項(xiàng)最新研究結(jié)果就很有可能動(dòng)搖其霸主地位。

麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為InGaAs（砷化銦鎵）的合金可能具有制造更小，更節(jié)能的晶體管的潛力。以前，研究人員認(rèn)為InGaAs晶體管的性能會(huì)在小范圍內(nèi)下降。但是最新的研究結(jié)果表明，這種明顯的變質(zhì)并非材料本身的固有特性。

研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)在某一天幫助推動(dòng)計(jì)算能力和效率超越硅所能提供的水平。該研究主要作者、麻省理工學(xué)院微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系（EECS）學(xué)生Xiaowei Cai表示，“我們真的很興奮。我們希望這一結(jié)果將鼓勵(lì)大家繼續(xù)探索使用InGaAs作為晶體管的通道材料。

晶體管是計(jì)算機(jī)的重要組成部分。它們充當(dāng)著開(kāi)關(guān)的作用（停止電流或讓電流流動(dòng)），并可以引發(fā)一系列驚人的計(jì)算：從模擬全球氣候到在Youtube上播放視頻。一臺(tái)筆記本電腦可能包含數(shù)十億個(gè)晶體管。為了像過(guò)去幾十年那樣在未來(lái)提高計(jì)算能力，電氣工程師將不得不開(kāi)發(fā)更小、更緊湊的晶體管。迄今為止，硅一直是晶體管的半導(dǎo)體材料的首選。

然而，InGaAs已經(jīng)顯露出成為其潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的跡象。據(jù)研究，即使在低電壓下，電子也能輕松地穿過(guò)InGaAs。研究人員表示，這種材料“已知具有出色的（電子）傳輸性能”。InGaAs晶體管可以快速處理信號(hào)，從而可能加快計(jì)算速度。另外，InGaAs晶體管可以在相對(duì)較低的電壓下運(yùn)行，這意味著它們可以提高計(jì)算機(jī)的能源效率。因此，InGaAs似乎是用于計(jì)算機(jī)晶體管的有前途的材料。

但這種材料一直被認(rèn)為有一個(gè)BUG，即其良好的電子傳輸特性會(huì)隨規(guī)模的縮小而減弱，但這正是制造更快、更密集的計(jì)算機(jī)處理器所需要的。這個(gè)問(wèn)題使一些研究人員得出結(jié)論，認(rèn)為納米InGaAs晶體管根本不可能取代硅。

然而，此次MIT的研究得出結(jié)論稱，該問(wèn)題應(yīng)部分歸因于氧化物陷阱，而并非這種材料本身的缺陷。氧化物會(huì)導(dǎo)致電子在試圖流過(guò)晶體管時(shí)被卡住。Cai說(shuō)，“我們發(fā)現(xiàn)這是一種誤解?！?/p>

“晶體管應(yīng)該像一個(gè)開(kāi)關(guān)一樣，你希望能夠接通電壓并產(chǎn)生大量電流。但是，如果您捕獲了電子，則發(fā)生的事情就是打開(kāi)電壓，但通道中只有非常有限的電流。因此，當(dāng)氧化物被捕獲時(shí)，開(kāi)關(guān)能力會(huì)大大降低?！彼忉屨f(shuō)。

研究小組通過(guò)研究晶體管的頻率依賴性，即電脈沖通過(guò)晶體管的傳輸速率，確定了上述結(jié)論。在低頻下，納米InGaAs晶體管的性能似乎會(huì)有所下降。但在1千兆赫或更高的頻率下，它們運(yùn)行地很好，即氧化物捕獲不再是一個(gè)障礙。
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