晶圓包含數百個由碳納米管制成的微型計算機芯片，與硅制成的晶體管相比，它可以更快、更有效地開關。圖片來源：《科學》雜志官網 

   硅計算機芯片從面世到現在已走過50多個春秋，正如一個邁入老年的人，硅芯片創新的步伐已明顯放緩?，F在，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）“受命于危難之間”，開始著手解決這一問題。

    據美國《科學》雜志官網報道，7月24日，DARPA宣布了一項總額7500萬美元的計劃，旨在通過提升包括碳納米管在內的新材料和新設計的基礎研究，重振芯片產業。在接下來的5年內，DARPA的這一項目每年都將增長到3億美元，總計15億美元，為學術界和產業界人士提供相關資助。

    對此，美國卡耐基梅隆大學計算機科學政策專家埃里卡·福斯欣喜地表示：“到了必須進行這一步的關鍵時刻了。”

    硅芯片正接近物理極限

    1965年，英特爾公司聯合創始人戈登·摩爾提出，芯片上可容納的晶體管數目，大約每18個月增加一倍——這就是我們所熟知的摩爾定律。

    在隨后30年中，通過縮小芯片上元件的尺寸，芯片發展一直遵循著摩爾定律。然而進入21世紀，單純依靠縮小尺寸的做法已經明顯走到尾聲。

    如果芯片縮小至2納米，那么單個晶體管將只有10個原子大小，如此小的晶體管，其可靠性很可能存在問題。而隨著晶體管的連接越來越緊密，另一個問題也凸顯出來——芯片功耗將越來越大。

    麻省理工學院（MIT）電氣工程師馬克斯·蘇拉克說，此外，如今芯片的運行速度已經停滯不前，且每次推出的新一代芯片能效只能提高30%。

    諾基亞貝爾實驗室的無線通訊專家格雷戈瑞·賴特指出，制造商正在接近硅的物理極限。電子被局限于僅100個原子寬的硅片內，迫使科學家需要采用復雜的設計來阻止電子泄漏而導致錯誤，“我們目前已經沒有多少改進空間，需要另辟蹊徑了”。

    密歇根大學安娜堡分校計算機科學家瓦萊里婭·貝爾塔科表示，只有少數幾家公司能負擔得起耗資高達數十億美元的芯片制造工廠，這會扼殺這一曾經由小型創業公司主導的領域的創新。

    福斯說，一些大公司開始為特定任務設計專用芯片，這極大地降低了他們為可以共享的基礎研究付費的動力。福斯及其同事的一項研究指出，1996年，有80家公司加入了位于北卡羅來納州的半導體研究社團，到2013年，這一數字減少為不到一半。

    新材料、新架構受追捧

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