IBM展示纳米片晶体管原型，通过液氮冷却优化，性能提升一倍以上

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在旧金山举行的今年12月初的IEEE国际电子器件会议（IEDM）上，IBM研究人员展示了首款专为液氮冷却优化的先进CMOS晶体管

根据本站了解，液氮的沸点非常低，只有-196°C，这是目前主流电子器件所无法承受的超低温。然而，在如此严寒的环境下，晶体管的电阻和漏电电流都会显著降低，因而提高了性能并降低了功耗

IBM 研发的纳米片晶体管采用将硅通道切割成薄薄的纳米片层，并用栅极完全包围的结构，实现了更有效的电场控制。这种结构不仅可以将500亿个晶体管压缩到指甲盖大小的区域内，而且在液氮冷却下，性能更是惊人地提升了一倍

重新写： 低温环境具有两个主要优势：电荷载子散射减少和功耗降低。散射减少意味着电阻降低，提升了电子在器件中的移动能力；功耗的降低则使得器件在相同电压下能够驱动更大的电流。此外，液氮冷却还能够提高晶体管的开/关灵敏度，只需更小的电压变化即可切换状态，进一步减少功耗

然而，低温也带来了新的挑战：阈值电压升高。阈值电压是指将晶体管导通所需的电压，它会随着温度下降而升高，使得器件开关更加困难。传统工艺难以降低阈值电压，因此IBM研究人员采用了一种全新的双金属栅极和双偶极子技术。他们通过在n型和p型晶体管的接口处添加不同的金属杂质，形成偶极子，从而降低电子跨越导带边所需的能量，使晶体管更加高效

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