碳纳米管使存储器和处理器能采用三维方式堆叠在一起，从而大幅提高了芯片的运行速度。

美国研究人员表示，他们使用碳纳米管替代硅为原料，让存储器和处理器采用三维方式堆叠在一起，降低了数据在两者之间的时间，从而大幅提高了计算机芯片的处理速度，运用此方法研制出的3D芯片的运行速度有可能达到目前芯片的1000倍。

研究人员之一、斯坦福大学电子工程学博士候选人马克斯·夏拉克尔解释道，阻碍计算机运行速度的“拦路虎”在于，数据在处理器和存储器之间来回切换耗费了 大量的时间和能量。然而，解决这个问题非常需要技巧。存储器和中央处理器（CPU）不能放在同一块晶圆上，因为硅基晶圆必须被加热到1000摄氏度左右； 而硬件中的很多金属原件在此高温下就被融化了。

为此，夏拉克尔和导师萨布哈斯·米特拉等人将目光投向了碳纳米管。夏拉克尔说，碳纳米管具有重量轻、六边形结构连接完美的特点，能在低温下处理，与传统晶体管相比，其体积更小，传导性更强，并能支持快速开关，因此其性能和能耗表现远远好于传统硅材料。

但利用碳纳米管制造芯片并非易事。首先，碳纳米管的生长方式非常不好控制；其次，存在的少量金属性碳纳米管会损害整个芯片的性能。研究人员想方设法解决了这些问题，并于2013年制造出全球首台碳纳米管计算机。然而，这台计算机既慢又笨重，且只有几个晶体管。

现在，研究人员更进了一步，研发了一种让存储器和晶体管层层堆积的方法，新的3D设计方法大幅降低了数据在晶体管和存储器之间来回的“通勤”时间，新结 构的计算速度为现有芯片的1000倍。而且，该研究团队还利用芯片新架构，研制出了多个传感器晶圆，可用于探测红外线、特定化学物质等。接下来，他们打算 对这套系统进行升级，制造更大更复杂的芯片。


来源：科技日报