从来最快的半导体可以大规模加速起计算机芯片

    一种破纪录的超原子半导体材料允许粒子比电子穿过一个硅芯片更快100到1000倍之间来横渡它。

新科学家 By Matthew Sparkes

26 October 2023

Technology

传统的半导体电路板是用硅制成的。aPhoenix photographer/Shutterstock

    一种超原子材料已经变成已知最快的半导体并可能导致比当今可利用的任何东西更快数百或数千倍的计算机芯片。

    计算机芯片中在晶体管中使用的硅半导体依靠电子的流来传输数据，但这些粒子往往会疯狂的散射，在热中浪费能量并减慢数据从A到B要用的时间。

    现在，纽约哥伦比亚大学的米兰德罗尔和他的同事已经在一种化学式为Re6Se8Cl2的材料中发现了一种更快、更有效的半导体。它由铼、硒和氯制成，但是一种超原子材料，其中原子形成团簇又以某些方式仍然像原始元素一样行为。

    叫激励子的粒子实际上比电子做的远更慢通过硅，但至关重要的是它们以箭头直线移动，因此它们远更快的覆盖相似的距离。如果一个用激励子而不是电子的晶体管可被用这种新材料制造，那么它们将让从晶体管的一侧移动到另一侧不用散射，这将允许它们从A到B的旅行约在比一个硅芯片中的电子更快100到1000倍之间。

    德罗尔说，“如果你考虑一个千兆赫兹处理器，目前原则上，按照你的晶体管[使用新材料]的开关速度你可能达到数百千兆赫或可能一个特拉赫兹，原则上，我们已经预测性能增益是巨大的”。

    德罗尔说，一台用这种材料工作的计算机芯片是几十年远的。工程师们已经有几十年来完善硅芯片制造技术，转向一种新材料基本上会发送他们回到原点。铼也是地壳中最稀有的元素之一，而硅是第二丰富的，因此使用Re6Se8Cl2制造的芯片可能会被保持在航天器和量子计算机等象牙之塔应用中。

    期刊参考 Science DOI: 10.1126/science.adf2698

https://www.newscientist.com/article/2398994-fastest-ever-semiconductor-could-massively-speed-up-computer-chips/