晶体管技术颠覆性突破来了:手机有望重回一周一充

在过去的20年里,手机已经从功能机器发展到智能机器。如今,手机作为移动互联网的重要终端,已经成为我们日常生活中不可或缺的“网络器官”。在从手机到智能手机的演变过程中,手机已经变得更强大、更清晰的照片和更智能的体验。

但当人们在手机电池电量不足的情况下找不到插头和电缆时,他们仍然会怀念耐力队长的时代。在功能手机时代,手机的电池寿命通常为一周左右,而今天的智能手机几乎每天需要充电一次或多次。

事实上,自智能手机问世以来,提高手机电池寿命的探索从未停止过。但之前的研究主要集中在电池材料和显示设备上:早在2015年,牛津大学博德技术实验室就声称,相变材料可以用来制造不需要多少电能就能提高手机电池寿命的屏幕。

2016,在韩国浦项理工大学的研究中开发了一种超小型固体氧化物燃料电池。在相同容量下,这种电池比锂电池能储存更多的能量。然而,这些技术从实验室走向市场需要相当长的时间。

与此同时,芯片产业的发展也遇到了瓶颈期。摩尔定律预测封装在芯片中的晶体管数量将每两年翻一番。但这项法律近年来有所放缓。

一方面,这是由于制造工艺的限制,另一方面,由于半导体表面的有限面积,晶体管的数量不能无限增长。从目前的观点来看,芯片晶体管数量的增长趋势已经失去了继续遵循摩尔定律的理论可能性。

但现在,新的芯片制造工艺有望解决目前手机性能和耐久性方面的瓶颈,回到一个更好的时代。

三星和IBM最新开发的垂直转移场效应晶体管技术(vtfet)创新性地将晶体管垂直于半导体排列,使电流从传统的水平或并排流向垂直或上下电流。

这样的变化,它不仅使芯片从二维时代走向三维时代,在新的维度上延续了摩尔定律预测的增长曲线,而且与现有技术相比,芯片的使用能耗降低了85%。

根据IBM的报告,在过去,设计人员通常通过减小栅极间距和布线间距来增加封装在芯片中的晶体管数量。然而,在二维平面上,仍然有一个最小的空间供所有组件合理排列,这就是所谓的CGP。无论包装技术多么先进,都无法突破CGP的局限性。

由于电流的垂直流动,vtfet工艺制造的芯片的栅极、空间和接触不再受传统芯片封装工艺中二维平面的限制。在三维空间中,可以突破GCP的局限性,使其在芯片设计中不再被迫权衡栅极、绝缘体和触点的尺寸。这将显著提高芯片的性能并降低功耗。

IBM副总裁Mukesh,Khare对这项技术表示:“这项技术旨在提供挑战传统、促进社会进步的创新,从而改善人类生活,减少对环境的影响。IBM将继续坚持与三星共同创新、不断追求卓越技术的承诺。”

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