IBM科学者がカーボンナノチューブ技術を発表、ムーアの法則延伸へ

IBMリサーチ科学者Qing Caoが、カーボンナノチューブを相互接続する画期的手法を発表。

シリコンベースチップの迫り来る減速に長年、研究者たちは代替案を模索してきました。IBMのQing Cao氏は、カーボンナノチューブ（CNT）—わずか数原子幅の円筒状炭素シート—が、より小さく、速く、省エネなトランジスタへの道を提供し、ムーアの法則を数十年延伸できると主張します。

今年、MIT Technology Reviewの「35歳未満の革新者」に選ばれたCao氏は、CNTを高密度アレイに精密整列させ、微細な金属コネクタに接合する方法を実証。この技術はTRのEmTech（マサチューセッツ州ケンブリッジ）で発表され、CNTを今日のシリコンチップ寸法にスケーリングする道を開きました。

シリコンの限界とは？CNTはどう超えるのか？

Qing Cao： 現在のシリコンチップは22nmで数十億トランジスタを搭載し、7nmノードまで製造済みです。しかしシリコンは量子トンネル効果により5〜6nm付近で物理的壁にぶつかります。直径約1nm（4原子幅）のCNTは、5nmスケール以降のデバイスを可能にします。この寸法ではCNTトランジスタはシリコンの2倍の速度で、消費電力は半分以下で動作できます。

なぜCNTチップはまだ商用化されていないのか？

QC： デバイス寸法が縮小するにつれ、トランジスタを接続するインターコネクトも小さくする必要があります。金属コネクタを10nm以下に縮小すると抵抗が劇的に増大し、性能を損ないます。トーマス・J・ワトソン研究センターの我々のチームは、CNT端部とモリブデンワイヤ間の強固な化学結合を設計し、40原子幅の金属接続でもデバイス性能が維持されることを実証しました。

フルCNTウェーハの構築は課題です。CNTをウェーハ全体に並べて自己組織化させるプロセスを考案し、最小抵抗損失で金属コンタクトとの統合を可能にしました。この組み合わせにより、シリコンより小さく、速く、省エネなチップが実現し、ムーアの法則を効果的に延伸できます。

コンシューマーデバイスでこれらのチップを見られるのはいつ頃か？

QC： CNTベースデバイスが今後10〜15年で製品に入り、ムーアの法則を少なくとも今後20年間支えると予想しています。長期ビジョンは、単一プロセッサに1兆個のトランジスタを搭載すること—天の川銀河の恒星数を超えます。

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