研究表明碳纳米管在45nm节点优于铜

2008-03-19 11:26:39   作者：   来源：电子工程专辑

关键字：连接 路线 模拟 热量 尺度 原子 量子 机械

　　据伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)的研究人员，碳纳米管在45纳米技术节点上优于铜互连。

　　通过据称是全球首次包含详细的量子机械效应的超级电脑模拟，这些研究人员得出的结论是，在45纳米及更小尺寸上铜连接达不到理想性能。他们指出，原因是发热量太大。

　　他们说，改用碳纳米管连接，热量问题就得到了解决。

　　“我们相信，在45纳米节点上碳纳米管将优于铜纳米线，”Saroj Nayak教授表示，“我们有一个路线图，精确比较铜线与碳纳米管线的性能。”

　　研究人员建议利用碳纳米管束实现片上互连，以在45纳米及更小尺寸的节点上降低电阻和减少功耗。据Nayak，没有几家芯片厂商预期在45纳米节点上需要碳纳米管互连，因为他们没有能力在亚原子尺度上模拟铜特性的精确细节。因此，其它模拟都低估了铜互连产生的热量。

　　“为了获得最全面和最可靠的数据，”Nayak表示，“我们应该通过量子力学来解决这些问题。”

　　Nayak表示，他仍然缺乏大规模生产碳纳米管互连的方法，迄今为止这些互连只是利用一次性方法生产的，不适用于批量生产环境。目前比较突出的问题包括如何精确地放置1-10纳米的微管，以及如何把金属纳米管与半导体纳米管分开。金属纳米管适合互连，而半导体纳米管适于制作晶体管通道。

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　　* 什么是碳纳米管？

　　1991年日本NEC公司的饭岛纯雄(Sumio Iijima)首次利用电子显微镜观察到中空的碳纤维，直径一般在几纳米到几十个纳米之间，长度为数微米，甚至毫米，称为“碳纳米管”。理论分析和实验观察认为它是一种由六角网状的石墨烯片卷成的具有螺旋周期管状结构。正是由于饭岛的发现才真正引发了碳纳米管研究的热潮和近十年来碳纳米管科学和技术的飞速发展。按照石墨烯片的层数，可分为： 1) 单壁碳纳米管（Single-walled nanotubes, SWNTs）：由一层石墨烯片组成。单壁管典型的直径和长度分别为0.75～3nm和1～50μm。又称富勒管(Fullerenes tubes)。 2) 多壁碳纳米管（Multi-walled nanotubes, MWNTs）：含有多层石墨烯片。形状象个同轴电缆。其层数从2～50不等，层间距为0.34±0.01nm，与石墨层间距(0.34nm)相当。多壁管的典型直径和长度分别为2～30nm和0.1～50μm。