目前半導體技術(shù)的發(fā)展趨于極限——正在尋找下一代技術(shù)的研究人員一致持此觀點。但下一代技術(shù)究竟是什么？爭論仍在進行中。
“半導體技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀表明，現(xiàn)在正是我們需要努力工作以便在下個10年超越摩爾定律的時候。”IBM公司副總裁兼研究總監(jiān)John Kelly在由美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)贊助的未來展望發(fā)布會上表示。雖然材料科學一直是IBM的工作重點，Kelly說，“但我們肯定不能在這一技術(shù)上固步自封。”
Kelly是SIA董事會成員，也是堅信2007年是納米時代開始之年的眾多支持者之一。納米時代每塊芯片上包含的晶體管數(shù)將超過10億個，而相比之下，在從1970年到1990年的蝕刻時代，每塊芯片只有數(shù)千個晶體管，即使從1990年代初到現(xiàn)在的材料科學時代，每塊芯片也僅僅為百萬個晶體管。
“我們需要在行業(yè)、大學和政府實驗室之間建立起健康的合作和競爭氛圍，以便在CMOS微縮技術(shù)終了時找到新的運算單元。”SIA總裁George Scalise說道，“真正的納米時代此時就會誕生。”
美國Semiconductor Research公司(SRC)和美國商務(wù)部國家標準與技術(shù)研究所(NIST)之間的合作，堪稱是新型合作的典范。他們合作目的是資助納米電子研究，以開發(fā)CMOS的替代技術(shù)，因為已經(jīng)推動全球計算機發(fā)展了30多年的CMOS技術(shù)可能將在下個十年達到它的技術(shù)極限。他們的計劃是探討下個5到10年期間下一代電路的可行性。這次合作將在今后5年中提供1,850萬美元資金，用于資助納米電子研究創(chuàng)新聯(lián)盟(NRI)立項的高優(yōu)先級研究項目，該項目將協(xié)調(diào)全美各大學之間的納米電子研究。
NIST和NRI之間的合作將直接致力于實現(xiàn)NRI的主要目標：在2020年前成功開發(fā)出能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)CMOS FET的元件。
NRI共建立了三個主要的研究中心——Western Institute of Nanoelectronics(WIN)、Institute for Nanoelectronics Discovery and Exploration(Index)、和Southwest Academy for Nanoelectronics(Swan)，共有6家公司參與，它們是AMD、飛思卡爾半導體、IBM、英特爾、Micron Technology和TI。其中，Index的任務(wù)就是發(fā)明和示范用簡單電路集成的納米級運算器件，從而延續(xù)摩爾定律。
NIST研究人員則專注于推進測量科學。他們的專業(yè)知識有助于實現(xiàn)芯片技術(shù)所要求的超精度工程和制造技術(shù)。作為與NRI合作的一部分，NIST工程師將在開發(fā)納米電子新材料的重要領(lǐng)域充分發(fā)揮他們的聰明才智。
美國奧爾巴尼大學納米科技與工程學院(CNSE)是致力于開發(fā)用于測量納米級器件的計量解決方案的一個學術(shù)中心。近，CNSE聘用了Sematech公司的院士Alain C.Diebold來協(xié)同管理納米計量和成像中心。Alain曾為《國際半導體技術(shù)發(fā)展路線圖》(ITRS)編寫了首份計量發(fā)展計劃。
CNSE投資了上百萬美元建立了一個綜合的原子級表征和分析實驗中心，專門針對那些需要非常強大的薄膜和材料分析技術(shù)的納米電子、光電子、傳感器和其它應用，來開發(fā)相關(guān)的技術(shù)和器件。
近在加州圣何塞市舉辦的SIA調(diào)整會議上，CNSE的副總裁兼首席行政官Alain E.Kaloyeros表示，“尋找CMOS替代技術(shù)的目標，是開發(fā)出能夠運行器件、并且能用于互連/布線的狀態(tài)變量(state variable)。”
另外，新轉(zhuǎn)換方式要能夠在多個計算機芯片工藝節(jié)點上實現(xiàn)功能升級。據(jù)Kaloyeros透露，共有四種可選的非充電類的狀態(tài)變量，它們可以根據(jù)激發(fā)子、自旋、軌道平衡或磁通量子技術(shù)進行轉(zhuǎn)換。
用于替代CMOS的其它競爭性技術(shù)的關(guān)鍵，是如何充分發(fā)揮它們的微縮屬性。IBM的Kelly認為：“我們在發(fā)展產(chǎn)業(yè)時必須專注于成本。但愿當我們采用一種新技術(shù)時，它的生產(chǎn)成本會低于CMOS。”