晶體管技術(shù)顛覆性突破來了:手機有望重回一周一充

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手機在過去的二十年間完成了從功能機向智能機的進(jìn)化。如今,作為移動互聯(lián)網(wǎng)的重要終端,手機已經(jīng)成為我們?nèi)粘I畋夭豢缮俚?ldquo;賽博器官”。在手機向智能機進(jìn)化的過程中,手機變得性能更強大,拍照更清晰,體驗更智能。

但當(dāng)人們在手機低電量卻找不到插頭和線的時候,還是會懷念起那個功能機長續(xù)航的時代。在曾經(jīng)的功能機時代,手機的續(xù)航時間通常是一周左右,而如今的智能手機幾乎都需要一日一充或一日多充。

實際上,從智能手機問世以來,對于提升手機續(xù)航的探索從來沒有停止過。但此前的努力主要集中在電池材料和顯示設(shè)備上:早在2015年,牛津大學(xué)BodleTechnologies實驗室就曾經(jīng)宣稱可以使用相變材料造出幾乎不需要使用電能的屏幕,以提高手機續(xù)航。

2016年,韓國浦項工科大學(xué)的研究中開發(fā)了一款超小固體氧化物燃料電池。該電池可以在同樣體積下儲存比鋰電池更大的能量。但這些技術(shù)從實驗室走向市場還需要相當(dāng)長的一段時間。

同時,芯片行業(yè)的發(fā)展也遇到了瓶頸期。摩爾定律曾預(yù)言,在芯片中,封裝的晶體管數(shù)量每兩年會翻一番。但近年來該定律放緩。

這一方面是由于制程工藝的限制,另一方面則是由于半導(dǎo)體表面的面積有限,晶體管的數(shù)量不可能無限制的增長下去。從現(xiàn)在的角度來看,芯片晶體管數(shù)量的增長趨勢已經(jīng)失去了繼續(xù)遵循摩爾定律的理論可能。

但如今,新的芯片制造工藝也許有望解決目前手機在性能和續(xù)航上的瓶頸,重回美好時代。

三星與IBM最新開發(fā)的垂直傳輸場效應(yīng)晶體管技術(shù)(VTFET)創(chuàng)新性的將晶體管垂直于半導(dǎo)體布置,這使得電流的流動從傳統(tǒng)的橫向或并排流動可以變?yōu)榇怪被蛏舷碌碾娏髁鲃印?/p>

這樣的改變,不僅使得芯片從二維時代走向三維時代,使摩爾定律預(yù)言的增長曲線在新的維度得以延續(xù),并且與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠減少芯片使用過程中85%的能耗。

晶體管技術(shù)顛覆性突破來了:手機有望重回一周一充

根據(jù)IBM的報告,過去設(shè)計者提升芯片中封裝的晶體管數(shù)量的方式通常是縮小柵極間距和布線間距。但在二維平面上,仍然存在一個使得所有元器件被合理布置的最小空間,該空間被稱為CGP。無論多先進(jìn)的封裝技術(shù),都無法突破CGP的限制。

使用VTFET工藝制造的芯片,由于電流垂直流動,柵極、空間和觸點都不再受傳統(tǒng)芯片封裝工藝中二維平面的限制。在三維的空間中,GCP的限制可以被突破,這將使得在芯片設(shè)計時不再被迫權(quán)衡柵極、隔離物和觸點的尺寸。這將顯著提升芯片的性能并降低其功耗。

IBM副總裁Mukesh Khare在談到這項技術(shù)的時候評論道:“這項技術(shù)旨在提供挑戰(zhàn)傳統(tǒng)并推動社會進(jìn)步的創(chuàng)新,以改善人類生活,減少對環(huán)境的影響。IBM將繼續(xù)和三星一道堅守聯(lián)合創(chuàng)新,不斷追求過硬技術(shù)的承諾。”

 
  • 本文由 米粒 發(fā)表于 2022年2月12日11:09:57
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