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

自20世紀(jì)60年代以來，要讓電子產(chǎn)品性能更強(qiáng)，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(huì)翻一番”。但這一規(guī)律在2010年左右開始“動(dòng)搖”。沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)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(xué)》。

研究人員設(shè)計(jì)了一種芯片，具有由兩種半導(dǎo)體構(gòu)成的41個(gè)垂直層，這些半導(dǎo)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(tuán)隊(duì)制作了600個(gè)具有可靠相似性能的芯片，并用其中一些堆疊芯片實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)或傳感設(shè)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(tuán)隊(duì)成員、英國曼徹斯特大學(xué)的Thomas Anthopoulos說，這種新芯片不一定會(huì)帶來新的超級(jí)計(jì)算機(jī)，但如果用于智能家電產(chǎn)品和可穿戴健康設(shè)備等常見設(shè)備，則可降低電子行業(yè)的碳足跡，同時(shí)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(xué)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(diǎn)像同時(shí)穿著幾件大衣卻還要保持涼爽，然而每多穿一件都會(huì)增加熱量。Alam認(rèn)為，芯片溫度上限應(yīng)從現(xiàn)有的50℃再提高30℃或更多，這樣才能在實(shí)驗(yàn)室外使用。不過在他看來，電子設(shè)備在短期內(nèi)要想取得進(jìn)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