隨著芯片制造商不斷縮小產(chǎn)品尺寸，他們正面臨芯片計算能力的極限。如今，一款打破紀錄的芯片巧妙地避開了這個問題，并可能帶來更加可持續(xù)的電子設備制造技術(shù)。

自20世紀60年代以來，要讓電子產(chǎn)品性能更強，就意味著其基本構(gòu)建單元晶體管需要更小、更密集地封裝在芯片上。這一趨勢被著名的摩爾定律概括為“微芯片上的組件數(shù)量每年都會翻一番”。但這一規(guī)律在2010年左右開始“動搖”。沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學的李曉航（音）和同事如今發(fā)現(xiàn)，解決這一難題的方法或許不是讓芯片繼續(xù)變小，而是向上堆疊。相關(guān)研究10月17日發(fā)表于《自然-電子學》。

研究人員設計了一種芯片，具有由兩種半導體構(gòu)成的41個垂直層，這些半導體由絕緣材料隔開。這種晶體管堆疊的高度大約是以往制造的任何晶體管的10倍。為了測試功能，團隊制作了600個具有可靠相似性能的芯片，并用其中一些堆疊芯片實現(xiàn)了計算機或傳感設備所需的幾種基本操作。這些芯片的性能與一些非堆疊傳統(tǒng)芯片相似。

李曉航表示，制造這些堆疊層所需的能耗比傳統(tǒng)芯片低得多。團隊成員、英國曼徹斯特大學的Thomas Anthopoulos說，這種新芯片不一定會帶來新的超級計算機，但如果用于智能家電產(chǎn)品和可穿戴健康設備等常見設備，則可降低電子行業(yè)的碳足跡，同時每增加一層都能提供更多功能。

這種芯片能“長”多高？“真的沒有上限。我們可以一直做下去，只不過需要付出更多努力罷了。”Anthopoulos說。

美國普渡大學的Muhammad Alam表示，提高芯片在出現(xiàn)故障前能承受的溫度仍然存在工程上的挑戰(zhàn)。他形容，這有點像同時穿著幾件大衣卻還要保持涼爽，然而每多穿一件都會增加熱量。Alam認為，芯片溫度上限應從現(xiàn)有的50℃再提高30℃或更多，這樣才能在實驗室外使用。不過在他看來，電子設備在短期內(nèi)要想取得進步，只能采取這種“垂直發(fā)展”的辦法。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41928-025-01469-0