終結(jié)硅芯片?

張曉潔

在追求更快、更小、更高效的處理器的研究人員眼中，二硫化鉬或許就是開啟新時代的鑰匙。

芯片已經(jīng)在阻礙科技產(chǎn)品變得更薄更酷了！

今年，蘋果公司并沒有發(fā)布粉絲們盼望已久的iPhone 5，就是因為缺少一款采用LTE（一種4G移動通信技術(shù)）的緊湊型芯片。對于精巧的iPhone來說，目前的LTE芯片將會占用太大的空間。而蘋果最近曝光的可彎曲、多點智控概念手機iPhone ProCare，目前也因為芯片材料的制約無法變成現(xiàn)實。

在過去40年里，硅芯片的處理能力一直遵循著摩爾定律不斷增長——可以放在相同成本的芯片上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，如今芯片上的晶體管數(shù)量已經(jīng)增加到數(shù)十億個。但是，摩爾定律總有停止的時候——因為硅芯片已經(jīng)不能被制造得更小了。這意味著，作為目前芯片的主要制造材料，硅，已經(jīng)無法承載人們在更薄的厚度上設(shè)計的愿望。

現(xiàn)在，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的納米電子和結(jié)構(gòu)實驗室(LANES)研發(fā)出第一款利用二硫化鉬(MoS2)構(gòu)建的芯片，或許會成為硅芯片的終結(jié)者。納米電子和結(jié)構(gòu)實驗室主任安德拉斯·奇斯（Andras Kis）表示，過薄的硅芯片會引發(fā)化學(xué)反應(yīng)而使表面氧化，電子性能降低，因此，最薄硅層用在計算機芯片一直只有兩個納米厚。相比之下，二硫化鉬正好能夠彌補硅芯片的不足，它的可操作的薄層只有三個原子厚，這就有可能制成至少小三倍的芯片，可以進一步縮小晶體管的尺寸。

另外，二硫化鉬在電耗和機械柔性方面的優(yōu)勢也非常明顯。因為二硫化鉬像不銹鋼一般堅韌且靈活，可以讓計算機芯片更為緊湊并且可以幫助柔性外表硬件的發(fā)展。當晶體管變得非常薄，它的功耗也會更低，電子產(chǎn)品也會更省電，這使得一些輕薄的隨身電子產(chǎn)品待機時間更長。“二硫化鉬可以大角度彎曲，也可以拉長，你可以拉伸一塊二硫化鉬使它的長度增加10%?！逼嫠拐f，“如果你在硅上面做同樣的動作，就會像打破玻璃一樣?！憋@然，二硫化鉬的內(nèi)置柔性的性能，將成就無數(shù)設(shè)計師和粉絲的夢想，使其成為下一代柔性電子產(chǎn)品的新寵。如果用二硫化鉬制造出能夠彎折的芯片板，iphoneProCare這樣的概念手機也會很快變成現(xiàn)實。最終設(shè)計的柔性薄片芯片將可以放在可卷起來的計算機，或貼到皮膚上的設(shè)備上面，甚至是可以隨意彎曲以適應(yīng)主人臉的手機。

研究人員看好二硫化鉬的另一個重要原因是，二硫化鉬是一種儲量豐富的天然礦物?！按蟾庞?900萬噸的材料，你可以在網(wǎng)站上以大約100美元的價格購買1厘米見方的晶體。” 奇斯說。

盡管二硫化鉬的潛力巨大，但研究人員表示，其實現(xiàn)商業(yè)用途將至少還有10至20年。在未來一段時間里，實驗室將主要探討如何使這種礦物質(zhì)更易導(dǎo)電，以及找到可以更容易批量獲得薄層的方法，因為廠商對于更輕薄柔韌的芯片已經(jīng)開始迫不及待了。

蘋果公司就是一個潛在合作伙伴。蘋果追求iPhone和iPad的完美體驗，在芯片上也表現(xiàn)得非常激進，專門設(shè)計了芯片A4、A5搭載在這些移動設(shè)備上面。目前，蘋果正在開發(fā)其后繼者A6在未來的一款iPad上。

事實上，蘋果的選擇正代表著未來芯片的趨勢，如今更輕薄、更高效、更低功耗、更隨身幾乎是所有芯片公司的研發(fā)目標。此前，ARM一直以其低功耗為賣點贏得了蘋果等公司的青睞，控制了移動設(shè)備芯片市場，不久前，甚至有傳聞稱蘋果的全系列便攜式Mac電腦都將拋棄Intel架構(gòu)投奔ARM，這都使得Intel必須盡快拿出殺手锏對抗日益強大ARM。未來芯片廠商試圖在功耗和性能兩方面尋找平衡點實現(xiàn)兩者兼得，二硫化鉬作為能夠大踏步超越目前標準的新材料顯然具有市場。

當然，在移動時代的電子設(shè)備除了有便攜的尺寸和低功耗，更要有強大的芯片集成更多功能以及流暢地處理大量應(yīng)用程序，同時能夠播放流媒體，能夠應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)，而支持這一切的芯片技術(shù)也必須要跟上步伐。因此，除了蘋果、三星，以及Intel、ARM等主流的設(shè)備和芯片廠商，更多芯片設(shè)計公司都能夠在二硫化鉬之類具有革命性的新材料上創(chuàng)造奇跡。