提速数千倍，史上最快半导体问世

提速数千倍，史上最快半导体问世

传统的半导体电路板是⽤硅制成的。图⽚来源：aPhoenix photographer/Shutterstock

⼀种“超原⼦”材料已成为已知速度最快的半导体，并可使计算机芯⽚速度提⾼数百或数千倍。近⽇，美国哥伦⽐亚⼤学的Milan Delor和同事在⼀种化学⽅程式为Re6Se8Cl2的材料中发现了这种更快、更⾼效的半导体，它由铼、硒和氯组成。相关论⽂10⽉26⽇发表于《科学》。

实际上，被称为激⼦的粒⼦在这种材料中的移动速度⽐电⼦在硅中的移动速度要慢，但⾄关重要的是，它们像箭头⼀样直线移动，因此通过相同距离的速度要快得多。计算机芯⽚晶体管中使⽤的硅半导体依靠电⼦流来传输数据，但这些粒⼦往往会疯狂地散射，也就是以热量的形式浪费能量，并减慢数据从A到B的时间。

如果⽤这种新材料制造⼀个使⽤激⼦⽽不是电⼦的晶体管，这些激⼦就可以从晶体管的⼀侧移动到另⼀侧⽽不会发⽣散射，这使它们从A到B的速度⽐硅⽚中的电⼦快100到1000倍。“借助新材料，原则上晶体管的开关速度可以达到数百千兆赫兹甚⾄1太赫兹。”Delor说，“我们预测性能的提升将是巨⼤的。”

Delor说，开发出这种材料的计算机芯⽚还需要⼏⼗年时间。⼯程师已经花了⼏⼗年时间来完善硅⽚的制造技术，⽽改⽤新材料基本上会让他们回到原点。此外，铼是地壳中最稀有的元素之⼀，⽽硅是第⼆丰富的元素，因此使⽤Re6Se8Cl2制造的芯⽚可能只会⽤于航天器和量⼦计算机等。