[新聞] CMOS將被取代？英特爾晶片研究重大突破，

[yaote ()]

參考出處：
https://tinyurl.com/y7xc9lxa


隨著摩爾定律將達到物理極限，許多半導體廠商開始加緊研發新的技術期望突破。英特爾
也在「自旋電子學」技術領域取得不錯的進展，未來晶片尺寸將可縮小5倍，能耗最多可
降低30倍。CMOS製程技術逼近物理極限，晶片發展遇到瓶頸。

一直以來，晶片發展始終依賴互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Se
miconductor，CMOS）技術。這種積體電路設計製程，可以在矽質晶圓模板上製出NMOS（n
-type MOSFET）和PMOS（p-type MOSFET）的基本元件，也是在製程上最基本且常用的半
導體元件。

雖然CMOS電子元件遵循著摩爾定律發展，但隨著電晶體經由技術改良不斷縮小，全球先進
製程已走到7奈米節點，現有的晶片製程技術逐漸逼近物理極限，想要提高性能、降低功
耗皆已不易，晶片的發展也因而遇到了瓶頸。

英特爾自旋電子技術有成，能縮減80%晶圓元件尺寸、降低90%能耗

12月3日由英特爾與加州大學柏克萊分校(the University of California, Berkeley)及
勞倫斯伯克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)研究人員共同發表
了一篇關於「自旋電子學(Spintronics)」研究進展並刊載於Nature雜誌，此技術能將晶
圓元件尺寸縮減80%，並能降低能耗90–97%。

英特爾技術製造部門負責人William Holt曾於2016年表示，英特爾希望不斷改進晶片技術
，其中自旋電子學便是選項之一。自旋是一種量子力學屬性，可以使電子像具有南北極的
磁鐵那樣運動，因此可以通過操控場域的方向來儲存和處理數據。

自旋電子設備可以在沒有恆定電流的情況下維持磁性，且能在超低功率的情況下運行，與
傳統的CMOS技術相比，自旋電子技術不僅能消耗更少的能量，運算速度也更快。然而自旋
電子技術仍存在瑕疵，這個瑕疵會改變動量進而影響電子旋轉，進而讓電子旋轉的速度或
軌跡出現變化，使得欲研發出能讓電子在長時間內穩定保持同一方向自旋的中央處理器晶
片變得非常的困難。

而經研究發現，採用鉍氧化銦材料作為晶體材料，可以將電子的旋轉固定在某個方向，鉍
氧化銦的原子對稱性也存在於其他晶體材料中，這表示研究人員可以使用電壓控制電子旋
轉，這項發現為以自旋電子技術研發新一代晶片的半導體廠商帶來新的契機。
不僅延續摩爾定律，還要超越CMOS時代。

英特爾研究開發的磁電自旋軌道（MESO）邏輯器件，屬常溫量子材質製造的設備，採用了
多鐵性材料（具有氧、鉍和鐵原子）和拓撲絕緣體，提供有利的電磁屬性，以便儲存訊息
和進行邏輯運算。

(Source : Berkeley News)
研究人員指出，他們已將多鐵電磁電開關所需的電壓從3伏特降低到500毫伏特，並預測應
該可以將其降低到100毫伏特。與CMOS相比，MESO器件有可能將電壓降低5倍，並將能量降
低10–30倍。

英特爾技術與製造部門主管Ian Young表示，英特爾正在尋找超越CMOS的革命性計算方法
。MESO以低壓互連和低壓磁電為基礎，將量子材料創新與計算結合在一起。英特爾期望能
就新一代晶體管技術引領產業和學術創新浪潮。

雖然此研究已有重大的進展，然而此項技術處於研發階段，仍有許多關鍵材料與技術尚未
開發，距離商業化仍有一段長路要走。

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 223.138.172.155
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※ 編輯: yaote (223.138.172.155), 12/09/2018 15:19:42
→ prelight: 量子電腦？
→ seisman: 談控制電子自旋還太早 單純是Intel在挽回投資者信心
推 sendtony6: 說個笑話，英國研究....
→ sendtony6: 當CMOS可以突破10奈米時，量子電腦的意義已經不大了
推 sugoi5566: 再等30年看看
推 jk01: 等到量產，人家早在做3奈米了
推 BaGaJohn5566: 看來英特爾要換一條路超車gg
→ odinhung: 這個感覺先拿出來騙人,目前就算能用也能用特殊運算法..
推 titigirl: intel 研發不出來  先唬個消息
推 VictorLeon: intel:我們在研究外星科技所以地球科技樹才會落後
推 aihtnyc: CMOS 面積小五倍，結果導線技術沒到位，面積還是一樣啊
推 starbygod: 偷偷說其實導線技術早就突破很久了 只是晶片跟不上
推 star99: 其實這個cell已經有在跑了 在MRAM.上面
推 enunion: 3樓蠻扯的 量子電腦速度是傳統電腦的一億倍, 現在就算做
→ enunion: 到1nm,也遠遠比不上量子電腦,一個是飛機,一個是汽車,怎麼
→ enunion: 比,學生去好好讀書好嗎
噓 bill1992: 這篇根本不是再說量子電腦  別鬧
推 nick65415: 台g也有做這個
推 Homedoni: 滿好奇 外界的電磁干擾484也會影響這個自旋狀態
推 si5111: MRAM的確已經在用磁性材料控制電子自旋方向了
→ faniour: 量子電腦強在運算能力跟平行運算，拿來跟製程微縮比是搞
→ faniour: 笑嗎？
→ faniour: 英國研究？圖靈好像是英國人齁
推 mathlover: 真正的研發~~雖然看不太懂
推 GTX9487: 3樓應該是把製程微縮遇到的量子效應跟量子電腦混為一談吧
→ GTX9487: ？
→ container: 根本看不懂在說什麼
→ Ron51320: intel也蠻會發廢文的QQ
推 TWLAB: 肯定很猛
推 horb: 不就是量子電腦嗎  跟傳統半導體的應用不太一樣
→ horb: 我只知道量子電腦好像也是靠電子自旋
→ abyssa1: intel外星科技背後的外星人大概被綁架到TSMC了
推 ptta: 台積電也不會躺著等死，放心好了
推 waterpure: 現在量子電腦哪有在管尺寸幾奈米 製造方式這麼多怎麼比
→ waterpure:  能做出來就嚇嚇叫了 跟這篇完全無關啊
→ waterpure: 30樓說對一部分而已 現在量子電腦製做方式有百百種  不
→ waterpure: 像CMOS一枝獨秀
推 switch: 早期的MRAM是用電流產生磁場控制磁矩(最耗電),目前的MRAM
→ switch: 是用電流控制磁矩(spin-torque),比磁場省電,但還是耗電.
→ switch: 最理想(省電)的方式是可以直接用電場控制,就是這新聞講的.
推 ANUBISANKH: 我朋友的paper耶...不過 Ian Young team 的看看就好
推 ganninian: 記得施敏教授在一場演講中對這玩意評價：useless
推 titigirl: Intel 就研發輸GG  現在開始在唬爛其他東西
推 sendtony6: 電子的自旋很容易受外界影響
推 sendtony6: 運算能力一億倍只是理論，作的出來再說吧。你才沒讀書
→ sendtony6: ，到量子的世界全世界沒有人懂
→ sendtony6: 少在那嘴的好像很懂
推 sendtony6: 人類會停在矽晶圓時代很長一段時間。至於什麼量子電腦
→ sendtony6: 聽聽就好了，我們現在的科技限制不是運算能力差而是研
→ sendtony6: 發不出新的能源跟材料
→ sendtony6: 科技發展又不是只需要超級電腦
推 waterpure: 不好意思樓上 其他先不說 你說
→ waterpure: 我們現在的科技限制不是運算能力差
→ waterpure: 你知道什麼是NP問題嗎？
噓 d062637776: 看推文就知道一堆人不懂又愛裝懂
→ faniour: 我笑了....有人真的很扯
→ faniour: 是你不懂不是沒有人懂
→ faniour: 計算速度那是演算法上根本的差異，還理論勒
→ faniour: Pansci有一篇寫的很淺顯易懂，幫你掃個盲
→ faniour: 不要再說讓人笑掉大牙的話了
→ faniour: https://goo.gl/2zSYPB
→ faniour: 目前最早實際被投入應用的量子電腦由 5 個量子位元構成，
→ faniour: 由 IBM 研發...... IBM 並在 2017 年底開始提供 20 位元
→ faniour: 的商業化雲端量子運算服務
→ faniour: 另外你現在用的大容量硬碟的巨磁阻效應就是一種自旋電子
→ faniour: 學的早期應用，跟量子電腦八根桿子都打不著
→ faniour: 一個是量子糾纏，一個是電子自旋本身的磁效應，高三生都
→ faniour: 能略懂的東西
推 sendtony6: 我都不敢說自己略懂了，你敢????
→ sendtony6: 呵呵呵。。。還真是謙虛
→ sendtony6: 量子物理這種東西我自認沒那個腦袋
→ sendtony6: 而你講的硬碟跟量子電腦一點關係都沒有
→ sendtony6: 那只是磁矩的應用而已
→ sendtony6: 真正的量子電腦是要能控制一個電子的正反自旋或公旋
→ sendtony6: 來當作0或1的記錄
推 sendtony6: 根本就不是你講的那種磁性材料就能當量子電腦，如果你
→ sendtony6: 要這樣講，那磁卡材料是不是也是量子力學?
→ sendtony6: 亂扯一通
推 sendtony6: 用磁矩來記錄資料永遠不會比電場快，人家講的量子電腦
→ sendtony6: 根本就不是磁矩
推 sendtony6: 懶得跟你們這些爭了，連磁矩跟量子都可以混為一談還敢
→ sendtony6: 說自己略懂，笑死人
→ faniour: 量子電腦是量子電腦，這篇的是自旋電子學的東西
→ faniour: 你根本就連中文都有閱讀問題
推 vandervaal: 看到有銦這個材料可以知道中國可能又要賺一波了
→ vandervaal: 中國是銦的主要產地之一
→ vandervaal: 而且銦也是面板業大量使用的材料
噓 nxuu3u2ye: 愛裝懂的一堆.....鬼扯蛋
→ qwqmmmm: 十
推 havochuman: 其實當年費曼講可能沒人懂量子的mechanism,講的是機制
→ havochuman: 更深一層，但並不是講量子理論沒人懂，很多人連念都每
→ havochuman: 念就否定大家跟他一樣不懂。
→ soar625: 提問，自旋電子碰到強磁是不是就GG? 至少現在的CMOS應該
→ soar625: 受磁力影響很小才對。（有錯請高手指正QQ)
噓 lpoijk: 關量子電腦什麼事？
→ Lindeman5566: 某樓一直不懂裝懂捏
推 aowen: 不就一群不懂的互批對方不懂
推 chrispherd: 台積的乖乖做代工好嗎？不要自不量力的也想懂量子電腦
→ chrispherd: OK?
噓 lucifer648: 高中生略懂自旋電子學耶哇靠
推 youkiller: 現實就是量子電腦很強很厲害  然後還是會被GG抄走
→ youkiller: 然後又被GG趴掉第二次
→ youkiller: GG能追上  就是日以繼夜地破解對方作法好嗎？
→ youkiller: 像IBM這種二流製造業  圈內人老早看破手腳了
推 chungyun: 看上面文章電子自旋是量子運算之一
噓 chrispherd: youkiller講的那段話就像高中生會講的XD