数兆個のトランジスタへのナノメートルの飛躍

IBMResearchの科学者であるQingCaoは、カーボンナノチューブをリンクする方法を開発しています

科学者やエンジニアは、タイムズスクエアで「ムーアの法則の終わりが近づいている」と宣言する下見板張りを着用する必要はありません。彼らは皆、シリコンベースのコンピュータチップがすぐに速度の向上とサイズの縮小をやめることを知っています。それらの科学者の1人であるIBMのQingCaoは、カーボンナノチューブに代替シリコンの答えを見つけた可能性があります。これは、シリコンよりもはるかに小さなスケールで電気信号をより適切に伝導できる、丸められたカーボンシートです。

MIT Technology Review によって35歳未満のパイオニアとして認められたCao 今年は、CNTを整列させてから、それらを小さな金属コネクタワイヤに融合する方法を考え出しました。これは、それらを今日のシリコンチップのサイズにスケールアウトし、最終的には将来のコンピューターに置き換えることができることを意味します。 Caoは、今週の TR で、ナノチューブをアレイに整列させ、金属原子を4原子幅のナノチューブの端に溶接する方法を説明しました。 マサチューセッツ州ケンブリッジにあるのEmTech。私はCaoに追いついて、彼の話をナノピークにしました。*

*更新、2016年10月21日：MIT TechnologyReviewでQingCaoのEmTechプレゼンテーションをご覧ください。

Qing Cao 、IBM Research（写真提供者：MIT Technology Review）

シリコンの限界とは何ですか？また、CNTはどのようにしてその限界を超えますか？

清曹： シリコンチップはすでに22nmで数十億個のトランジスタを保持しています。これらは、今日のサーバーにある種類のチップです。そして、7nmが可能であることを示しました。しかし、シリコンの能力は、量子力学の壁にぶつかると、約5または6nmで終了します。ただし、カーボンナノチューブは、本質的に小さいサイズ（約1 nm、または幅がわずか4原子）であるため、5nmノード以上に到達することができます。この規模では、CNTトランジスタはシリコンの2倍の速度で動作し、消費電力は半分以下になります。

まだCNTチップを作成できなかったのはなぜですか？

Qing Cao 、IBM Research（写真提供者：MIT Technology Review）

QC： より小さなデバイスに移行する場合、コネクタは同時に縮小する必要があります。ただし、金属コネクタのサイズを10 nm未満に縮小すると、抵抗が大幅に増加するため、デバイスのパフォーマンスが低下します。私たち– Thomas J Watson Research Centerの私のチームと私–は、強力な化学結合を介してCNTの端をモリブデン線に接続する方法を開発し、この場合、コネクタの寸法を縮小しても妥協しないことを確認しました。金属コネクタのサイズが幅40原子以下に縮小した場合でも、デバイスのパフォーマンス。

コネクタの問題を解決した後も、CNTチップを構築するためのCNTウェーハが必要です。私のチームは、ナノチューブをウェーハ上に並べて配列したアレイに自己組織化する方法を開発しました。 CNTアレイをウェーハ上に組み立て、抵抗損失を最小限に抑えて小さな金属線で接続できることは、シリコンよりも高速で小さなチップを意味し、ムーアの法則の継続を意味します。

これらのチップが私たちのコンピューターやデバイスに組み込まれるのはいつだと思いますか？

QC： このようなナノチューブデバイスは、今後10〜15年で製品に登場し、少なくとも今後20年間はムーアの法則を維持するのに役立つと思います。最終的には、1兆個のトランジスタをプロセッサに搭載したいと考えています（これは天の川の星の数よりも多いです！）