最近，普渡大學(xué)的研究人員宣布開發(fā)一種稱為 CasFET 的新晶體管技術(shù)，該技術(shù)可能有助于進(jìn)一步減小晶體管的尺寸。

　　自第一個(gè)集成電路開發(fā)以來，摩爾定律的想法迫使半導(dǎo)體制造商每兩年將半導(dǎo)體芯片上的晶體管數(shù)量增加一倍。這個(gè)翻倍為技術(shù)進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)，因?yàn)榭梢越璐颂岣咴O(shè)備的處理能力、增加內(nèi)存大小并實(shí)現(xiàn)高速通信。

　　然而，晶體管現(xiàn)在開始達(dá)到原子級，進(jìn)一步縮小它們的尺寸給半導(dǎo)體行業(yè)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。例如，原子級器件表現(xiàn)出電子隧道效應(yīng)等量子效應(yīng)，使得絕緣層難以生產(chǎn)。原子級晶體管面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是散粒噪聲，它是由使用的非常小的電流（與單個(gè)電子的隨機(jī)運(yùn)動相比）產(chǎn)生的。

　　所有這些挑戰(zhàn)都讓研究人員轉(zhuǎn)向創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)和方法來開發(fā)功能設(shè)備。較新的之一英特爾開發(fā)的技術(shù)是 RibbonFET，一種晶體管，其通道被分成多條完全被柵極包圍的導(dǎo)

　　最近，普渡大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種稱為級聯(lián)場效應(yīng)晶體管（Cascade Field-Effect Transistors）的新晶體管技術(shù)，或簡稱為 CasFET。新器件的外觀與 RibbonFET 相似，通道完全被柵極包圍。然而，CasFET 的出現(xiàn)是相似之處的結(jié)束，據(jù)研究人員稱，新晶體管的作用非常不同。

　　第一個(gè)主要區(qū)別是，與使用定義的導(dǎo)帶和價(jià)帶的標(biāo)準(zhǔn)晶體管不同，CasFET 使用可以存在電子的子帶。據(jù)研究人員稱，晶體管的行為更像是量子級聯(lián)激光器，而不是典型的 FET 器件用于電子產(chǎn)品。

　　第二個(gè)主要區(qū)別是柵極和超晶格（即通道）是垂直的，而典型晶體管的柵極和通道是平行的。然而，這種結(jié)構(gòu)是否有利于設(shè)計(jì)尚不清楚，但研究人員指出。

　　據(jù)說這種新的晶體管技術(shù)可以在比目前可用的電壓范圍更廣的電壓下工作，并且可以由不同的材料構(gòu)成。此外，CasFET 提供更高的開關(guān)速度，使其成為需要更快晶體管的未來半導(dǎo)體技術(shù)的理想選擇。

　　這是一個(gè)很難回答的問題，完全取決于這種晶體管的可行性。 雖然研究人員聲稱這項(xiàng)新技術(shù)可能比當(dāng)前設(shè)備更快并在更寬的電壓范圍內(nèi)運(yùn)行，但已公布的專利和報(bào)告并未提及原型設(shè)備或?qū)嶒?yàn)。事實(shí)上，許多報(bào)告都提到，一旦他們的設(shè)計(jì)達(dá)到他們期望的性能目標(biāo)，研究人員就會創(chuàng)建一個(gè)最終的原型。這可能意味著 CasFET 目前更像是一個(gè)概念，而不是實(shí)際設(shè)備。

　　然而，如果研究人員對 CasFET 的看法是正確的，那么在創(chuàng)造下一代半導(dǎo)體時(shí)，半導(dǎo)體行業(yè)將有另一種技術(shù)可以依賴。更快的晶體管允許更快的處理器，從而實(shí)現(xiàn)更多的數(shù)據(jù)處理。使用在不同電壓水平下運(yùn)行的器件還使 CasFET 能夠用于多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，包括商業(yè)、工業(yè)和航空航天。

　　總的來說，我們必須等待研究人員生產(chǎn)出符合研究人員承諾的可行設(shè)備。雖然單個(gè) CasFET 晶體管可能運(yùn)行良好，結(jié)果可能是它們不能被整合 與當(dāng)前的晶體管技術(shù)相同，因此不適合處理器和其他高端電子產(chǎn)品。

　　但報(bào)道顯示，CasFET工藝極有可能成為晶體管發(fā)展的下一步，超晶格層是具有突破性的新設(shè)計(jì)，部署在垂直于晶體管傳輸方向，可以促進(jìn)晶體管進(jìn)一步小型化，允許更精細(xì)的電壓控制。目前研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)第一個(gè)采用CasFET工藝的晶體管原型，處于整體結(jié)構(gòu)赫爾材料的設(shè)計(jì)階段，希望可以在成本、材料可用性、性能和晶體管制造升級便利性上找到平衡點(diǎn)。這項(xiàng)工作似乎已看到曙光，普渡大學(xué)已經(jīng)向美國專利和商標(biāo)局申請了專利保護(hù)。