近日，美國勞倫斯伯克力國家實驗室的一篇論文震驚了整個IT行業，他們成功地利用碳納米管和一種稱為二硫化鉬的化合物開發出了全球最小的晶體管，只有1納米。

　　“納米科技”這個詞兒我們都聽說過，1毫米等于1百萬納米，一根頭發絲平均0.06毫米，1納米的晶體管只有你頭發絲的六萬分之一的厚度。

　　計算機是以0和1作二進制運算的，晶體管就是最基本的單位，每個晶體管相當于一個開關，關的時候表示0，開的時候表示1，晶體管越多，開關也越多，處理的數據越多，性能就越強大。

　　這時候，晶體管的尺寸越小，同樣體積的芯片上就能集成更多，讓芯片不會因性能提升而變得更大。而且，減少體積也可以降低耗電量，所以長久以來，晶體管的大小都是計算技術進步的硬指標。

　　著名的摩爾定律，曾經完美的詮釋了這種進步。它說的就是當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管的數目約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。通俗一點講就是：我們現在買的一部手機和兩年前的一部手機相比，價錢沒變，大小沒變，但是性能已經翻了一倍。

　　摩爾定律的定義歸納起來，主要有以下三種版本：集成電路芯片上所集成的電路的數目，每隔18個月就翻一倍。微處理器的性能每隔18個月提高一倍，或價格下降一半。用一個美元所能買到的計算機性能，每隔18個月翻兩倍。摩爾定律并非數學、物理定律，而是對發展趨勢的一種分析預測，因此，無論是它的文字表述還是定量計算，都應當容許一定的寬裕度。

　　“摩爾定律”不是自然規律，他是英特爾的聯合創始人摩爾1965年發表在論文上的一個看法，半個世紀以來，芯片產業的確一直在按照這個規律發展，差不多每兩年運算能力翻一番，或者同樣的運算能力，兩年左右體積可以縮小一倍。

　　但是最近，有學者認為“摩爾定律”已經失靈了，2年以后我們買到的手機性能也許只會提高50%。其中一個重要的原因就是：晶體管的工藝已經遇到了瓶頸。

　　晶體管的工藝制程一直按照摩爾定律進行。

　　比如蘋果iPhone7的A10Fusion處理器，采用是16納米的工藝，目前英特爾最新的處理器采用的是14納米的工藝，與此同時，三星最尖端的技術已經到了10納米，這已經非常了不起了，明年10納米的處理器才會量產普及，而臺積電更超前，會在明年嘗試7納米制程技術。

　　看起來仍然是日新月異欣欣向榮不是嗎?

　　但是再往后就不行了，凡事都有極限，從芯片的制造來看，5納米就是物理極限。一旦晶體管的體積小于5納米，它們在物理形態上就會非常集中，以至于產生“量子隧穿效應”——晶體管開關沒法關閉，導致處理器失控。

　　量子隧穿效應是一種量子特性，是電子等微觀粒子能夠穿過它們本來無法通過的“墻壁”的現象。

　　而伯克力實驗室發現，低于5納米不是不可能的——只要放棄現在使用的單晶硅圓片，采用新材料碳納米管+二硫化鉬。它不但有同樣的晶體結構，還可以避免隧穿效應。

　　硅的單晶體。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質，是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999%，甚至達到99.9999999%以上。用于制造半導體器件、太陽能電池等。

　　目前伯克利實驗室已經把論文發在了《科學》雜志上，雖然從理論突破到轉換成實際生產還需要很長的時間，不過摩爾定律卻能因此得到延續。當新材料再次遇到物理極限，也許就是量子計算機登上舞臺的時候。

　　所以摩爾定律怎么能失靈呢?人民不同意啊!我們要虛擬現實，我們還要人工智能，我們對計算性能的需求根本永無止境。

圖片來源：找項目網