目前半导体技术的发展趋于极限——正在寻找下一代技术的研究人员一致持此观点。但下一代技术究竟是什么？争论仍在进行中。

“半导体技术产业的发展现状表明，现在正是我们需要努力工作以便在下个10年超越摩尔定律的时候。”IBM公司高级副总裁兼研究总监John Kelly在由美国半导体产业协会(SIA)赞助的未来展望发布会上表示。虽然材料科学一直是IBM的工作重点，Kelly说，“但我们肯定不能在这一技术上固步自封。”

Kelly是SIA董事会成员，也是坚信2007年是纳米时代开始之年的众多支持者之一。纳米时代每块芯片上包含的晶体管数将超过10亿个，而相比之下，在从1970年到1990年的蚀刻时代，每块芯片只有数千个晶体管，即使从1990年代初到现在的材料科学时代，每块芯片也仅仅为百万个晶体管。

“我们需要在行业、大学和政府实验室之间建立起健康的合作和竞争氛围，以便在CMOS微缩技术终了时找到新的运算单元。”SIA总裁George Scalise说道，“真正的纳米时代此时就会诞生。”

美国Semiconductor Research公司(SRC)和美国商务部国家标准与技术研究所(NIST)之间的合作，堪称是新型合作的典范。他们合作目的是资助纳米电子研究，以开发CMOS的替代技术，因为已经推动全球计算机发展了30多年的CMOS技术可能将在下个十年达到它的技术极限。他们的计划是探讨下个5到10年期间下一代电路的可行性。这次合作将在今后5年中提供1,850万美元资金，用于资助纳米电子研究创新联盟(NRI)立项的高优先级研究项目，该项目将协调全美各大学之间的纳米电子研究。

NIST和NRI之间的合作将直接致力于实现NRI的主要目标：在2020年前成功开发出能够代替传统CMOS FET的元件。

NRI共建立了三个主要的研究中心——Western Institute of Nanoelectronics(WIN)、Institute for Nanoelectronics Discovery and Exploration(Index)、和Southwest Academy for Nanoelectronics(Swan)，共有6家公司参与，它们是AMD、飞思卡尔半导体、IBM、英特尔、Micron Technology和TI。其中，Index的任务就是发明和示范用简单电路集成的纳米级运算器件，从而延续摩尔定律。

NIST研究人员则专注于推进测量科学。他们的专业知识有助于实现最先进芯片技术所要求的超精度工程和制造技术。作为与NRI合作的一部分，NIST工程师将在开发纳米电子新材料的重要领域充分发挥他们的聪明才智。

美国奥尔巴尼大学纳米科技与工程学院(CNSE)是致力于开发用于测量纳米级器件的计量解决方案的一个学术中心。最近，CNSE聘用了Sematech公司的高级院士Alain C.Diebold来协同管理纳米计量和成像中心。Alain曾为《国际半导体技术发展路线图》(ITRS)编写了首份计量发展计划。

CNSE投资了上百万美元建立了一个综合的原子级表征和分析实验中心，专门针对那些需要非常强大的薄膜和材料分析技术的纳米电子、光电子、传感器和其它应用，来开发相关的技术和器件。

最近在加州圣何塞市举办的SIA调整会议上，CNSE的副总裁兼首席行政官Alain E.Kaloyeros表示，“寻找CMOS替代技术的终极目标，是开发出能够运行器件、并且能用于互连/布线的状态变量(state variable)。”

另外，新转换方式要能够在多个计算机芯片工艺节点上实现功能升级。据Kaloyeros透露，共有四种可选的非充电类的状态变量，它们可以根据激发子、自旋、轨道平衡或磁通量子技术进行转换。

用于替代CMOS的其它竞争性技术的关键，是如何充分发挥它们的微缩属性。IBM的Kelly认为：“我们在发展产业时必须专注于成本。但愿当我们采用一种新技术时，它的生产成本会低于CMOS。”

作者：莫浩夫