晶體管技術迎來顛覆，手機續航或重回周充時代？

手機在過去的二十年間完成了從功能機向智能機的進化。如今，作為移動互聯網的重要終端，手機已經成為我們日常生活必不可少的“賽博器官”。在手機向智能機進化的過程中，手機變得性能更強大，拍照更清晰，體驗更智能。

但當人們在手機低電量卻找不到插頭和線的時候，還是會懷念起那個功能機長續航的時代。在曾經的功能機時代，手機的續航時間通常是一週左右，而如今的智能手機幾乎都需要一日一充或一日多充。

實際上，從智能手機問世以來，對於提升手機續航的探索從來沒有停止過。但此前的努力主要集中在電池材料和顯示設備上：早在2015年，牛津大學BodleTechnologies實驗室就曾經宣稱可以使用相變材料造出幾乎不需要使用電能的屏幕，以提高手機續航。
2016年，韓國浦項工科大學的研究中開發了一款超小固體氧化物燃料電池。該電池可以在同樣體積下儲存比鋰電池更大的能量。但這些技術從實驗室走向市場還需要相當長的一段時間。

同時，芯片行業的發展也遇到了瓶頸期。摩爾定律曾預言，在芯片中，封裝的晶體管數量每兩年會翻一番。但近年來該定律放緩。這一方面是由於製程工藝的限制，另一方面則是由於半導體表面的面積有限，晶體管的數量不可能無限制的增長下去。從現在的角度來看，芯片晶體管數量的增長趨勢已經失去了繼續遵循摩爾定律的理論可能。

但如今，新的芯片製造工藝也許有望解決目前手機在性能和續航上的瓶頸，重回美好時代。

三星與IBM最新開發的垂直傳輸場效應晶體管技術（VTFET）創新性的將晶體管垂直於半導體佈置，這使得電流的流動從傳統的橫向或並排流動可以變為垂直或上下的電流流動。這樣的改變，不僅使得芯片從二維時代走向三維時代，使摩爾定律預言的增長曲線在新的維度得以延續，並且與現有技術相比能夠減少芯片使用過程中85%的能耗。

根據IBM的報告，過去設計者提升芯片中封裝的晶體管數量的方式通常是縮小柵極間距和佈線間距。但在二維平面上，仍然存在一個使得所有元器件被合理佈置的最小空間，該空間被稱為CGP。無論多先進的封裝技術，都無法突破CGP的限制。

使用VTFET工藝製造的芯片，由於電流垂直流動，柵極、空間和觸點都不再受傳統芯片封裝工藝中二維平面的限制。在三維的空間中，GCP的限制可以被突破，這將使得在芯片設計時不再被迫權衡柵極、隔離物和觸點的尺寸。這將顯著提升芯片的性能並降低其功耗。

IBM副總裁Mukesh Khare在談到這項技術的時候評論道：“這項技術旨在提供挑戰傳統並推動社會進步的創新，以改善人類生活，減少對環境的影響。IBM將繼續和三星一道堅守聯合創新，不斷追求過硬技術的承諾。”雷峯網雷峯網雷峯網(公眾號：雷峯網)
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資料來源：雷鋒網
作者/編輯：姚勇喆