試用新材料

　　采用更高遷移率的材料也能降低功耗。例如在標準CMOS產品線中已經加進了磁性材料，而像碳納米管和石墨烯等‘神奇’的材料也開始浮出臺面。

　　為了以鐵電RAM（FRAM）制造嵌入式微控制器，TI在CMOS產品線中增加了磁性材料。從Ramtron International公司獲得授權的FRAM比起快閃存儲器更方便，因為它們既具有非揮發性，還支援隨機存取。

　　“與閃存相較，我們非揮發性的FRAM在讀寫能耗方面更高效。”TI無線事業部CTO Baher Haroun指出。

　　Enpirion公司也在其CMOS產品線中導入磁性材料，并計劃于2012年開始為其電源管理芯片制造整合型電感與變壓器。目前，電感和變壓器還無法更經濟地整合在必須于高頻作業的芯片上，但Enpirion公司專有的磁性材料已經著眼于解決這方面的問題。

　　“我們已經整合了不同的金屬合金，使我們的磁性材料可在很高的頻率下執行作業，同時還能保持高能效。”Enpirion公司的Lotfi透露。

　　圖5：Enpirion公司的芯片上電感是采用專用制程以及獨特的磁合金材料在硅晶圓上制造而成的。

　　與此同時，Semiconductor Research公司最近資助了IBM和美國哥倫比亞大學共同進行的一項研究計劃──將電感整合于處理器上。該公司聲稱能透過芯片穩壓功能在奈秒級時間內調節供電電壓，實現工作負載匹配，因而使能耗降幅高達20%。

　　在不遠的將來，CMOS產品線還可能增加的其它近期材料包括砷化銦鎵（InGaAs）。英特爾公司計劃使用InGaAs增強未來三柵極晶體管上的通道，據稱此舉可望使工作電壓降低至0.5V。

　　然而，長期來看，碳納米管和平面版的石墨烯很可能成為未來超低功耗元件的首選材料。

　　在喬治亞理工學院（Georgia Tech）的實驗室中，已經證明石墨烯的互連性能超過銅。IBM公司也已經展示使用碳納米管或石墨烯材料，可制造出低功耗、超高速的晶體管。TI最近則展示石墨烯可望在晶圓級制造出來。

　　英特爾公司針對以碳材料實現更高電遷移率方面進行研究，但其結論則是這些材料的商用時機未到。

　　“使用納米碳或石墨烯的碳互連結構具有非常吸引人的特性。”英特爾公司的Bohr指出，“不過，盡管大體積材料具有更低電阻，連接路徑的電阻卻不低。不過這是一種非常具有前景的材料，因此我希望在今后幾年能夠見到更多的業界相關研究。”