柔性材料製造的微處理器問世 元件也可以彎曲了

維也納科技大學用二維材料製造微處理器，它可以彎曲，只有115個電晶體。

研究人員用類似于石墨烯的二維材料製造出微處理器，有些人認為，這種神奇的彈性導電材料可能會給電池、感測器、晶片設計帶來革命性的變化。

處理器只有115個電晶體，從測試標準上看它並沒有什麼驚人的，不過維也納科技大學的研究人員在報告中表示，這是第一步，標誌著我們朝著2D半導體微處理器前進了第一步。

二維材料有一個優點：非常靈活，也就是說它可以輕易放進可穿戴設備、聯網感測器，而且還不容易損壞。比如我們如果掉了手機，手機會彎曲，而不是破碎。

其實，現在的半導體和螢幕已經相當薄了，不過它們依賴材料的三維物理特性。如果將矽圓晶彎曲，它就會破裂。維也納科技大學使用石墨烯等2D材料或者過渡金屬硫族化合物，它們是真正的二維材料，是用晶體製造的，只有一層原子或者分子的厚度，所以可以彎曲。

過渡金屬硫族化合物是一種混合物，包含了過渡金屬，比如鉬、鎢和硫族元素。和石墨烯一樣，過渡金屬硫族化合物形成層，不過它和石墨烯不同，化合物能夠像金屬一樣導電，它們屬於半導體，這種特性對於柔性晶片設計師來說是一個好消息。

研究人員用二硫化鉬製造微處理器。他們在矽基片上放置2個層，層的厚度與分子差不多，上面刻有電路設計，然後用氧化鋁層分開。報告稱：“基片只是作為介質載體存在的，沒有其它功能，所以可以用玻璃或者其它材料替代，包括柔性基片。”

最近推出的英特爾晶片都採用了64位元技術，它可以理解成百上千條不同的指令，具體是多少要看你是怎樣計算的，它包括了幾億個電晶體。

維也納科技大學開發的微處理器一次只能處理1位元資料，只能理解4種指令（NOP、LDA、AND、OR），電路寬2微米，比最新的英特爾處理器和ARM處理器寬了100倍。
研究人員說，如果繼續開發，可以讓微處理器變得更複雜，同時縮小尺寸。在製造時，研究人員刻意選擇了大尺寸，這樣二硫化鉬薄膜不容易穿洞、破裂或者污染，用光學顯微鏡檢查結果時也會更容易一些。

報告稱：“我們認為，將1位元變成多位數據沒有任何障礙。”唯一的挑戰在於降低瞬變電阻，用亞微米工藝製造面臨這樣的挑戰。

並不是說製造就很容易。雖然製造子單位的良率很高，大約80%的算術邏輯運算單元都可以正常運行，但是因為它採用的是無故障容錯設計，所以只有很少的一部分成品設備可以正常使用。

為了解決良率問題，商務微處理器製造商引進了晶片設計模組，用不同的速度測試。晶片的運行速度越高成本也越高，錯誤的子元件可以永久禁用，這種晶片同樣可以出售，只是性能沒有那麼強。

英特爾從4004晶片（4位元中央處理器，46條指令）發展到最新的x86 Kaby Lake用了整整46年，一路上整個產業都在不斷瞭解微製造技術，相比而言柔性半導體研究的進步速度還是算快的。

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