晶體管技術(shù)迎來顛覆 手機(jī)續(xù)航或重回周充時(shí)代？
晶體管技術(shù)迎來顛覆 手機(jī)續(xù)航或重回周充時(shí)代？
來源:雷鋒網(wǎng)
當(dāng)人們?cè)谑謾C(jī)低電量卻找不到插頭和線的時(shí)候，還是會(huì)懷念起那個(gè)功能機(jī)長(zhǎng)續(xù)航的時(shí)代。在曾經(jīng)的功能機(jī)時(shí)代，手機(jī)的續(xù)航時(shí)間通常是一周左右，而如今的智能手機(jī)幾乎都需要一日一充或一日多充。
實(shí)際上，從智能手機(jī)問世以來，對(duì)于提升手機(jī)續(xù)航的探索從來沒有停止過。但此前的努力主要集中在電池材料和顯示設(shè)備上：早在2015年，牛津大學(xué)BodleTechnologies實(shí)驗(yàn)室就曾經(jīng)宣稱可以使用相變材料造出幾乎不需要使用電能的屏幕，以提高手機(jī)續(xù)航。
2016年，韓國浦項(xiàng)工科大學(xué)的研究中開發(fā)了一款超小固體氧化物燃料電池。該電池可以在同樣體積下儲(chǔ)存比鋰電池更大的能量。但這些技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)還需要相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。
同時(shí)，芯片行業(yè)的發(fā)展也遇到了瓶頸期。摩爾定律曾預(yù)言，在芯片中，封裝的晶體管數(shù)量每?jī)赡陼?huì)翻一番。但近年來該定律放緩。這一方面是由于制程工藝的限制，另一方面則是由于半導(dǎo)體表面的面積有限，晶體管的數(shù)量不可能無限制的增長(zhǎng)下去。從現(xiàn)在的角度來看，芯片晶體管數(shù)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)已經(jīng)失去了繼續(xù)遵循摩爾定律的理論可能。
但如今，新的芯片制造工藝也許有望解決目前手機(jī)在性能和續(xù)航上的瓶頸，重回美好時(shí)代。
三星與IBM最新開發(fā)的垂直傳輸場(chǎng)效應(yīng)晶體管技術(shù)（VTFET）創(chuàng)新性的將晶體管垂直于半導(dǎo)體布置，這使得電流的流動(dòng)從傳統(tǒng)的橫向或并排流動(dòng)可以變?yōu)榇怪被蛏舷碌碾娏髁鲃?dòng)。這樣的改變，不僅使得芯片從二維時(shí)代走向三維時(shí)代，使摩爾定律預(yù)言的增長(zhǎng)曲線在新的維度得以延續(xù)，并且與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠減少芯片使用過程中85%的能耗。
根據(jù)IBM的報(bào)告，過去設(shè)計(jì)者提升芯片中封裝的晶體管數(shù)量的方式通常是縮小柵極間距和布線間距。但在二維平面上，仍然存在一個(gè)使得所有元器件被合理布置的最小空間，該空間被稱為CGP。無論多先進(jìn)的封裝技術(shù)，都無法突破CGP的限制。
使用VTFET工藝制造的芯片，由于電流垂直流動(dòng)，柵極、空間和觸點(diǎn)都不再受傳統(tǒng)芯片封裝工藝中二維平面的限制。在三維的空間中，GCP的限制可以被突破，這將使得在芯片設(shè)計(jì)時(shí)不再被迫權(quán)衡柵極、隔離物和觸點(diǎn)的尺寸。這將顯著提升芯片的性能并降低其功耗。
IBM副總裁MukeshKhare在談到這項(xiàng)技術(shù)的時(shí)候評(píng)論道：“這項(xiàng)技術(shù)旨在提供挑戰(zhàn)傳統(tǒng)并推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的創(chuàng)新，以改善人類生活，減少對(duì)環(huán)境的影響。IBM將繼續(xù)和三星一道堅(jiān)守聯(lián)合創(chuàng)新，不斷追求過硬技術(shù)的承諾。”
