12 月 25 日消息，在今年 12 月初舊金山舉行的 IEEE 國際電子器件會議（IEDM）上，IBM 研究人員展示了首款專為液氮冷卻優(yōu)化的先進 CMOS 晶體管。

據(jù) 了解，液氮沸點極低，只有 -196°C，是目前主流電子器件無法承受的超低溫。然而，在如此嚴(yán)寒的環(huán)境下，晶體管的電阻和漏電電流都會大幅降低，從而提升性能和降低功耗。

IBM 研發(fā)的納米片晶體管將硅通道切割成薄薄的納米片層，并用柵極完全包圍，實現(xiàn)了更有效的電場控制。這種結(jié)構(gòu)不但能將 500 億個晶體管塞進指甲蓋大小的區(qū)域，而且在液氮冷卻下，性能更是驚人地翻了一番。

低溫環(huán)境帶來了兩大優(yōu)勢：更低的電荷載子散射和更低的功耗。散射減少意味著電阻降低，電子在器件中的移動更加順暢；而功耗的下降，則可以讓器件在相同電壓下驅(qū)動更大的電流。此外，液氮冷卻還提高了晶體管的開 / 關(guān)靈敏度，只需更小的電壓變化即可切換狀態(tài)，進一步降低功耗。

然而，低溫也帶來了新的挑戰(zhàn)：閾值電壓升高。閾值電壓是指將晶體管導(dǎo)通所需的電壓，它會隨著溫度下降而升高，使得器件開關(guān)更加困難。傳統(tǒng)工藝難以降低閾值電壓，因此 IBM 研究人員采用了一種全新的雙金屬柵極和雙偶極子技術(shù)。他們通過在 n 型和 p 型晶體管的接口處添加不同的金屬雜質(zhì)，形成偶極子，從而降低電子跨越導(dǎo)帶邊所需的能量，使晶體管更加高效。