芯片的新希望

　　“摩爾定律”在芯片制造領(lǐng)域會延續(xù)下去嗎?當以英特爾和AMD為代表的IT廠商將它證明了數(shù)十年之后，回答問題的關(guān)鍵已不是“會”與“不會”，而是如何延續(xù)下去。8月17日，藍色巨人IBM給出了與眾不同的答案。

　　IBM公司的研究人員正在使用DNA和納米技術(shù)的組合，開發(fā)更強大和更高能效的計算機芯片，同時造價也比較便宜。

　　IBM公司表示，新一代的芯片具有強大的功能、更快的速度、更加節(jié)能，而且比較容易制造。這將主要得益于DNA技術(shù)和納米技術(shù)的結(jié)合。因為DNA分子可作為棚架，使碳納米管在其中組裝成精確模式。這可以幫助芯片制造商從45納米處理器技術(shù)發(fā)展到22納米或更小。而且，新技術(shù)還可以幫助芯片設(shè)計師跟上摩爾定律。摩爾定律預(yù)測芯片上的晶體管數(shù)量將每兩年翻一番。

　　據(jù)了解，DNA的作用就像是“腳手架”，可以自動分揀出數(shù)百萬的碳納米管，然后通過黏合的方式對其進行既定組合。從理論上來說，只要使用納米管、納米粒子或硅納米線，這一技術(shù)就可以在傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造方面得到大規(guī)模應(yīng)用。

　　發(fā)表在《自然納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)雜志的一篇論文中，該研究小組描述了他們所采用的所謂“DNA折紙”(DNA origami，又稱為人造DNA納米結(jié)構(gòu))方法。“DNA折紙”就是指一片片基因材料，可用來排置成類似常用于電腦及其他電子設(shè)備中的芯片所采用的晶格結(jié)構(gòu)。DNA支架構(gòu)建好之后便可以插入納米管制成芯片。這種芯片與當今最先進技術(shù)所能制成的芯片相比，尺寸是后者的幾分之一，并且速度也快許多。據(jù)該論文所述，該工藝過程可以生產(chǎn)的芯片間距只有6納米。目前大多數(shù)商業(yè)化生產(chǎn)的芯片多在45納米，而最先進的技術(shù)所能生產(chǎn)的芯片在22納米的水平。

　　“新的設(shè)計思路和技術(shù)將有效平衡芯片的性價比，同時緩解了改善芯片性能的限制因素，以使得芯片發(fā)展跟上摩爾定律，并推動整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展”，IBM研究院的科學和技術(shù)經(jīng)理Spike Narayan一份聲明中指出，“結(jié)合當前的自我直接封裝技術(shù)，最終可能會導(dǎo)致芯片制造過程中最耗費成本和最具挑戰(zhàn)的部分變得簡單，并由此節(jié)省大量的費用。”

　　能夠給IBM的DNA計劃加以佐證的是，歐洲科學家們已經(jīng)可以利用DNA制造微型機械零件，包括齒輪、曲管，以及直徑為50納米的沙灘球線框。事實證明DNA不但可以儲存大量信息，而且還具有堅固性及可塑性，是很具吸引力的一種納米材料。分子生物學近幾十年來的研究進展表明，科學家們有能力利用DNA進行隨心所欲的編程設(shè)計。“DNA的主要優(yōu)勢是我們對它很熟悉，”德國慕尼黑理工大學生物分子納米技術(shù)實驗室的現(xiàn)任負責人亨德里克?迪茨(Hendrik Dietz)說，“DNA是我們唯一可以在納米尺度上進行編程設(shè)計的材料。”

　　雖然像英特爾和AMD長期以來一直期望通過多核等手段在一個芯片中集成更多的晶體管，但一些觀察家們很早就預(yù)測說，芯片的功耗問題會在某個時候成為重要的障礙。研究人員正熱衷于開發(fā)新的技術(shù)，使得他們能夠在繼續(xù)縮小芯片的同時也讓芯片的性能更強大，并且制造的成本更低。

　　科學家們目前越來越多地將生物材料如DNA和電子及納米技術(shù)等聯(lián)系起來，以創(chuàng)造更強大的混合材料。例如去年冬天，麻省理工學院的研究人員就利用納米技術(shù)和DNA共同來醫(yī)治腫瘤。麻省理工學院宣布，該大學的一批科學家研制用碳納米管制成的傳感器，外面用DNA包裹。然后該傳感器放在活細胞內(nèi)部，以確定化療藥物是否已達到他們的目標或者腫瘤細胞是否還在攻擊健康的細胞。