“向上生長”的芯片，突破摩爾定律限制

隨著芯片制造商不斷縮小其產品的尺寸，他們正面臨將大量計算能力塞進一塊芯片的極限。一款打破紀錄的芯片巧妙地避開了這個問題，這可能會促使電子設備的制造更加可持續。

自20世紀60年代以來，要讓電子產品性能更強，關鍵在于將其基本構建單元晶體管做得更小，并更密集地集成在芯片上。這一趨勢被著名的摩爾定律所概括，該定律表明，微芯片上的組件數量每年都會翻一番。但這一規律在2010年左右開始“衰退”。沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學的Xiaohang Li及其同事如今表明，解決這一難題的方法或許不是讓芯片變小，而是向上堆疊。

他們設計出了一種擁有41層垂直堆疊的不同類型的半導體芯片，各層之間由絕緣材料隔開。這種晶體管堆疊的高度大約是以往所制造芯片的10倍。為了測試其功能，該團隊制作了600個性能都相似且功能可靠的芯片，并用其中一些堆疊芯片實現了計算機或傳感設備所需的一些基本操作。這些堆疊芯片展現的性能與一些未堆疊的傳統芯片相當。

Li表示，制造這些堆疊層所需的能耗比傳統芯片制造方法要低得多。團隊成員、英國曼徹斯特大學的Thomas Anthopoulos稱，這種新芯片未必會催生新的超級計算機，但如果能用于智能家電和可穿戴健康設備等常見設備，就能降低電子行業的碳足跡，同時每增加一層都能提供更多功能。

芯片能“長”多高？“真的沒有上限。我們可以一直做下去，不過是需要付出更多努力罷了。”Anthopoulos說。

美國普渡大學的Muhammad Alam表示，芯片在出現故障前能承受的溫度上限仍存在工程方面的挑戰。他形容，這有點像同時穿著好幾件羽絨服卻還要保持涼爽，然而每多穿一層都會增加熱量。Alam認為，芯片現有的溫度上限應從50°C提高30°C或更多，這樣才能在實驗室之外實際應用。不過在他看來，短期內電子設備要想取得進步，就只能采取這種“垂直發展”的辦法。