麻省理工学院的研究人员发现了可能重塑高效电子产品未来的纳米级晶体管。这些晶体管采用独特的3D纳米线结构构建，通过在更小的尺度上操作，超越了传统的硅基模型。由于硅基晶体管在小型化方面面临关键限制，麻省理工学院的设计为更快、更冷、更紧凑的电子元件铺平了道路。

该设计利用垂直纳米线场效应晶体管(VNFET)，通过垂直定向结构而不是传统的水平布局来管理电子流。这种方法避开了与水平晶体管相关的几个限制，这些限制面临着进一步扩展的物理障碍。

通过利用3D结构，麻省理工学院的VNFET最大限度地减少了热量产生和功率泄漏，这是硅晶体管通常难以应对的高密度电路中的常见挑战。这些3D晶体管的堆叠层潜力还可以提高计算密度，支持现代高性能计算（HPC）和数据驱动技术的需求。

麻省理工学院博士后、新晶体管论文第一作者Yanjie Shao表示：“这项技术有潜力取代硅，因此你可以使用它实现硅目前具有的所有功能，但能效要高得多。”

麻省理工学院方法的主要优势之一在于这些VNFET的适应性，它们使用替代半导体材料而非硅。这种选择可以在更小的尺度上实现更高的导电性，同时保持效率并降低能耗。从硅的转变解决了量子隧穿等问题——电子在纳米级尺寸下无意中穿过硅晶体管中的屏障——从而实现更可靠、更稳定的操作。

这些纳米级晶体管是在半导体行业努力克服摩尔定律的限制时出现的。随着硅晶体管接近其理论极限，VNFET等新材料和设计代表着持续技术进步的一个有希望的方向。如果成功实现商业化，这些晶体管将影响各个行业，从智能手机和计算机到大型数据中心和需要高处理能力的人工智能（AI）应用。

目前，VNFET仍处于实验阶段，但麻省理工学院的工作显示出通过实现更小、更快、更节能的设备重塑电子领域的明显潜力。（校对/张杰）