正如最近在研發(fā)一種于室溫環(huán)境下也能擁有超導(dǎo)體性能的錫合金的斯坦福大學(xué)物理學(xué)家 Shoucheng Zhang 說(shuō)道，“材料對(duì)我們?nèi)祟惿鐣?huì)來(lái)說(shuō)尤為重要，人類社會(huì)的每一個(gè)紀(jì)元都是以材料的名稱來(lái)命名的，好比我們有過(guò)石器時(shí)代、鐵器時(shí)代，而我們正在經(jīng)歷的則是硅時(shí)代。但是在過(guò)去，這些新材料的發(fā)現(xiàn)全部都是偶然的、不可知的，可一旦我們擁有了預(yù)知新材料的能力，變革的發(fā)生就在眼前。”
至于什么是推進(jìn)這些研究進(jìn)展的根本原因？或許經(jīng)濟(jì)利益是其中很重要的因素之一，因?yàn)橐鼓柖衫^續(xù)有效所需要的下一代工廠建設(shè)費(fèi)用已經(jīng)讓半導(dǎo)體制造商們大跌眼鏡了——根據(jù) Gartner 的一份報(bào)告顯示，兩年以后制造微處理器芯片的新型工廠建設(shè)費(fèi)用將達(dá)到 80 億至 100 億美元，幾乎是現(xiàn)有費(fèi)用的兩倍不止。而這一費(fèi)用在未來(lái)十年間還很可能增長(zhǎng)到 150 億至 200 億美元之間，相當(dāng)于一個(gè)小國(guó)家的 GDP。這一規(guī)律在芯片制造工業(yè)中被稱為“第二摩爾定律”（Moore’s Second Law）。
因此與其在昂貴的傳統(tǒng)技術(shù)上加大投入，并且這種技術(shù)不知何時(shí)就會(huì)被淘汰，研究者們更愿意將未來(lái)的賭注押在新型材料上。
去年十二月，一份科學(xué)研究論文描述了一種新式的“有機(jī)金屬結(jié)構(gòu)”材料（metal-organic frameworks，MOFs），這是一種金屬離子和有機(jī)分子形成的晶體，并且已被模擬運(yùn)行在高性能計(jì)算機(jī)上，實(shí)驗(yàn)證明它可以有效運(yùn)轉(zhuǎn)，被運(yùn)用到太陽(yáng)能光伏、傳感器或者電子材料當(dāng)中。
Sandia 的化學(xué)家 Mark D. Allendorf 說(shuō)，利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體我們幾乎無(wú)法改變材料的性能，但是未來(lái)我們卻可以通過(guò) MOFs 來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，因?yàn)?MOFs 當(dāng)中的分子可以被用于精確地生成具有某種性能的材料。
還有一種可被稱作新材料典范的材料是“topological insulators”（拓?fù)浣^緣體），這種材料的表面或者邊緣具有高傳導(dǎo)性，但其內(nèi)部卻是完全絕緣的。而這些材料的一大優(yōu)勢(shì)是它們可以很容易地被整合到如今的芯片制造流程中，以提高生產(chǎn)速度同時(shí)降低下一代半導(dǎo)體生產(chǎn)的能耗。
不過(guò)，研究人員稱這些理論上的預(yù)測(cè)仍待檢驗(yàn)。通過(guò)計(jì)算材料形成的變革來(lái)找到下一代計(jì)算機(jī)芯片的廉價(jià)生產(chǎn)技術(shù)通路，是目前所有人的期盼與賭注。
(完)