IBM 展示专为液氮冷却优化的纳米片晶体管原型，性能可较室温翻倍

电脑系统网 12 月 25 今年的日新闻 12 旧金山于月初举行 IEEE 国际电子设备会议（IEDM）上，IBM 研究人员展示了第一个先进的液氮冷却优化 CMOS 晶体管。

根据计算机系统网络，液氮沸点非常低，只有 -196°C，它是目前主流电子设备无法承受的超低温。但在如此寒冷的环境下，晶体管的电阻和漏电电流会大大降低，从而提高性能，降低功耗。

IBM 开发的纳米晶体管将硅通道切割成薄纳米层，用栅极完全包围，实现更有效的电场控制。这种结构不仅可以 500 1亿晶体管塞进指甲盖大小的区域，在液氮冷却下，性能惊人地翻了一番。

低温环境有两个优点：电荷载子散射较低，功耗较低。散射降低意味着电阻降低，电子在设备中移动更顺畅；功耗降低可以使设备在相同的电压下驱动更大的电流。此外，液氮冷却还增加了晶体管的开启 / 关闭灵敏度，切换状态只需要较小的电压变化，进一步降低功耗。

然而，低温也带来了新的挑战：阈值电压升高。阈值电压是指导晶体管所需的电压，它会随着温度的升高而升高，使设备开关更加困难。因此，传统工艺很难降低阈值电压 IBM 研究人员采用了全新的双金属栅极和双偶极子技术。他们通过在 n 型和 p 不同的金属杂质被添加到晶体管的接口处，形成偶极子，从而减少电子穿越导带边缘所需的能量，使晶体管更有效率。

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