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The future of electronic materials

2025/3/7
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The Future of Everything

AI Deep Dive AI Chapters Transcript
People
E
Eric Pop
R
Russ Altman
Topics
Russ Altman: 我关注的是电子材料的未来,特别是如何克服硅和铜在纳米尺度下遇到的局限性,以及人工智能在新型材料发现中的作用。 我们讨论了电子元件小型化带来的挑战,以及对更快、非易失性内存的需求,这些内存可以直接与CPU集成。 我询问了Eric Pop关于下一代材料的研究进展,以及如何克服铜在纳米尺度下的局限性。 最后,我们探讨了人工智能在发现和制造新材料中的潜力。 Eric Pop: 我主要研究的是芯片中所有材料的未来,包括硅、铜、内存和散热材料。 我们讨论了铜在纳米尺度下的局限性,以及五氧化二铌作为潜在替代材料的可能性。五氧化二铌的表面具有良好的导电性,即使其内部导电性不如铜,也能成为更好的导体。 我们还讨论了二维半导体材料(例如二硫化钼)作为硅的潜在替代品,以及它们在制造方面的挑战。 最后,我们探讨了人工智能在材料发现和制造中的作用,以及它如何帮助我们发现和制造性能更好的新型材料。

Deep Dive

Chapters
This chapter sets the stage by discussing the limitations of current electronic materials like silicon and copper as we push the boundaries of miniaturization. It introduces the concept of universal memory, highlighting the need for faster, non-volatile memory integrated directly with the CPU to overcome performance bottlenecks.
  • Limitations of silicon and copper at the nanoscale
  • Need for universal memory (faster, non-volatile, and integrated with CPU)
  • Miniaturization challenges and bottlenecks

Shownotes Transcript

这是斯坦福大学工程学院的《万物未来》节目,我是主持人 Russ Altman。我认为回顾一下节目的最初意图会很好。2017 年,我们希望创建一个论坛,深入探讨和讨论我的同事们在校园内进行的科学、技术、医学和其他领域的研究。

我的目标是向你们展示,这些人正在努力改善世界。这所大学在为世界做出贡献方面有着悠久的历史,我很高兴与你们分享这些同事的动机和工作,因为他们正在努力为所有人创造一个更美好的未来。

我希望你们在思考大学及其在社会中的作用时能记住这一点。我还希望你们在每一集节目结束后,都能对正在进行的工作有更深入的了解,并与你们的亲朋好友分享。你们知道,现在至少对某些

几纳米厚的传统金属(其中铜是最好的),可能存在一类其他材料,它们可以稍微更好地导电。

这是斯坦福大学工程学院的《万物未来》节目,我是主持人 Russ Altman。如果您喜欢《万物未来》节目,请记住在您现在收听的任何应用程序中关注它。这将保证您不会错过任何一集,并且您会了解到万物未来的信息。今天,Eric Popp 将告诉我们,我们用来制造电子产品的材料,硅和铜,可能即将被淘汰,因为我们将引入更好、

更新的材料。这是电子材料的未来。在我们开始之前,请记住在您最喜欢的应用程序中关注播客,以便您始终收到新剧集的通知。你们知道,电子产品无处不在。它们在我们的手机里,在我们的电脑里,但它们也在我们的冰箱、烤箱里,它们是由我们已经使用了 60 年的材料制成的,铜和硅,以及它们的伙伴,用来制造电子产品。而且

好吧,你可能会说,为什么电子产品在过去的 60 年里越来越快?这是因为小型化。但是我们开始达到小型化的极限了。因此,需要新的材料来执行与铜和硅相同的函数,但也许是在更小、更微小的组件中执行。

幸运的是,Eric Popp 是斯坦福大学电气工程和材料科学教授,他的实验室正在研究这些新材料。他们正在寻找它们,正在表征它们,并且他们看到新材料的未来一片光明,这将帮助我们获得更小、更小型化、更好的热管理材料,这些材料将为我们提供我们都渴望的电子产品。

Eric,如今电子产品的现状如何?你认为每天早上唤醒你的重大技术挑战是什么?好吧,Russ,这些都是很大的问题。电子产品的现状一方面……

大约 60 年来,情况基本保持不变。所有东西都是硅制成的,基本上是由沙子制成的,地球上第二常见的元素。如果你能做到,为什么不把它做成电子产品呢?我们做不到。

顺便说一句,很多事情都是从我们街对面圣安东尼奥路开始的,威廉·肖克利、吉姆·吉本斯、戈登·摩尔等等。所以我们已经制造电子产品大约 60 年了。

使用硅,最初使用铝作为布线,然后在过去 20 年左右使用铜。最近,在过去 10 年左右,我们引入了铪作为绝缘体,实际上是氧化铪作为绝缘体。在此之前,通常使用的是氧化硅,这是一种玻璃。

这就是材料方面的情况。我们一直以相同的方式制造这些东西。我们还在所谓的冯·诺依曼架构中构建它们,这基本上意味着一家公司制造逻辑芯片,即实际进行计算的芯片。这几乎就像一个不同的部门或一个不同的公司制造内存芯片一样。

实际上存储数据的芯片。所以这些东西在物理上是分开的,在主板上,或者如果你拆开你的笔记本电脑或手机或其他东西,这些东西在物理上已经分开了大约 60 年,大部分都是用硅制造的,对吧?

铜线。是的,让我作为一个非专家问一个关于这个问题的问题。所以硅实际上不用于导线。它是硅,它是连接的铜,主要不是硅本身。

这是正确的。是的。所以硅是一种半导体,这意味着我们可以用硅制造。我们可以用硅制造晶体管,然后我们可以打开和关闭它们。这些基本上是一和零开关,它们由电压开关,顺便说一句,今天大约是一伏特和零伏特。大约就是这样。非常好。过去,它稍微高一些,但对于低功耗的通用计算来说,今天大约是一伏特。好的。

布线多年来一直是铝。但大约 20 到 25 年前,铝让位于铜,我想。就非常好的金属而言,很难击败铜,只是为了在晶体管之间传输信号。当然,如果你回家拆开墙壁,你会看到墙壁上的所有布线也是铜。我知道,是的。

出于同样的原因,对吧?它是一种非常好的导体。它可以承载大量的电流而不会过热,而且它并不贵。这就是为什么它也用于芯片中的原因。所以对于 60 年,好吧,铜是 25 年,硅是 60 年,很难想到替代品,部分原因是成本。

但也部分是因为这些东西足够好,你知道,所有的技术进步或大部分技术进步都是关于如何使这些东西更小。太神奇了。这很清楚。我没有意识到材料是多么稳定。我想知道,好吧,为什么?为什么我的当前手机比五年前的手机快得多?那是关于小型化而不是材料变化。是的。

你知道,两者都有点。你知道,我不想因为材料科学受众而惹上麻烦,说这不是材料,因为你知道,已经添加了材料。例如,你知道,大约 20 年前,我在斯坦福大学的一位同事 Krishna Saraswat 开始再次研究锗。

我认为起初人们有点不屑一顾。你知道,锗,我们在 20 世纪 50 年代研究过它。它并不那么丰富。它不是很好。硅已经足够好了。为什么要费心呢?而且,你知道,现在,你手机里的东西在所谓的 P 型晶体管中使用了锗。好的。它们不是 100% 的锗。我认为它们是某种比例的锗,也许是 20% 左右。但是锗已经被使用,在过去的几年里已经被引入

所以我们一直在替换,你知道,这里和那里的小块。但是如果你看看整个芯片,当然 N 型痕迹是硅,基板是硅。还有一些其他的绝缘体。金属几乎都是铜。明白了。所以对于你的问题,为什么这些东西变得,你知道,更快,这些东西自 20 世纪 60 年代以来就变得更快了。

因为我们能够在芯片上塞入更多的东西。而且,你知道,在 60 年代后期,当戈登·摩尔第一次指出我们只需要在芯片上塞入更多东西时,你知道,自 60 年代后期以来,你知道,60 年代后期,这些东西的大小大约为 10 微米。所以大约是人类头发的直径,也许稍微小一点,也许是红细胞的大小。

然后逐渐地,晶体管、布线,所有东西都变成了亚微米。所以远低于红细胞的大小。大约 15 到 20 年前,这些东西变成了病毒的大小。所以大约 100 纳米。

而今天,这些东西大约是病毒的五分之一,单个晶体管。所以现在我们可以在我指甲盖大小的芯片上塞入数十亿个这样的东西,我的拇指指甲,几厘米宽,基本上。过去,我们只能塞入几十万、几百万个。现在我们可以塞入数十亿个这样的东西。但是记住我三分钟前可能说过的话,

进行计算的芯片和进行内存(数据存储)的芯片实际上通常仍然是分开的。是的。所以这实际上正在成为一个真正的瓶颈,因为你必须在两个芯片之间来回传输数据。事实证明,如果数据在同一个芯片上,我们可以更快地计算数据。因为如果你认为这些信号几乎以光速在铜线中传播,

芯片之间的速度几乎与光速相同。但是如果你进行计算,这些延迟基本上可以以纳秒来衡量,或者几乎是纳秒。当芯片以千兆赫兹运行时,这就是这些东西今天运行的速度,即使是纳秒分数或数十到数百皮秒的延迟也会很快累积起来,并且会减慢速度。所以现在,

我们部分受到逻辑和内存分离的瓶颈,就像我们在我的领域所说的那样。是的,我们也部分受到这样一个事实的瓶颈,即我们仍然主要使用硅、锗、铜,而当我们将这些材料制成小于约 10、20 纳米的大小时,这些材料变得有点难以使用,而且我认为有点不太理想。我认为 10 纳米是大约商定的尺寸

事情变得奇怪的维度。所以在为我们的谈话做准备时,我阅读了你的一些作品,你谈到了通用内存。我现在认为这就是你所说的通用内存的意思,逻辑和存储之间的分离,或者你使用的两个词,它们不再是分离的,它们共存于同一种电环境中。

是的,这是其中一部分。这是其中一部分。“通用内存”一词很大一部分是指,即使你看看今天的内存,你知道,我们有……

三种或四种类型的内存。让我们从最基本的开始。你可以把黑胶唱片想象成一种内存。它是一种模拟类型的内存,但它是一种内存。它存储我们的滚石乐队或披头士乐队的唱片。然后我们有磁带,显然这也是一种内存,人们甚至仍然将其用于数字数据存储。

用于大量数据。黑胶唱片和磁带访问速度都不快,正如你所知。所以我们转向磁性硬盘驱动器。磁性硬盘驱动器在过去的 40 年里发生了巨大的变革。

因此,云中的大部分数据存储仍然是磁性硬盘驱动器。希捷、西部数据,这些公司正在生产这些东西。这看起来有点像黑胶唱片,除了我们是在旋转盘上磁性介质中存储数据。这显然存储在一个物理硬盘驱动器上,它位于某个地方,而计算机位于另一个地方,并且事物是分开的。对。

现在,所以这些都属于外部,比如说,我们的手机,对吧?这是我的手机。手机内部,我们也有三种内存,至少三种内存。有闪存,它一直在慢慢取代硬盘。所以我们这里没有硬盘。我们有闪存。现在,硬盘和闪存有什么特别之处在于,当你关闭手机电源时,或者即使你把手机浸在水里,

该内存是可以恢复的。它没有坏。所以当你关闭,你知道,这就是所谓的非易失性内存。所以即使你取下电池,它也能很好地存储。有时即使我们把它浸在水里,就像我说的那样,除非是盐水,否则事情会变得很奇怪。但是我们的手机和笔记本电脑中也有两种内存。它们被称为 SRAM 和 DRAM。

这些是非常非常快的内存类型,但它们是所谓的易失性内存。所以当你关闭电源时,它们就消失了。它们基本上消失了。下次你重新启动手机时,它们就不在那里了。

而且,你知道,我有点想,你知道,我有点想这些记忆,就像人脑的工作方式一样,对吧?如果你告诉我你的电话号码,我可能会记住它足够长的时间来写下来。但是如果你今天下午问我你的电话号码,我会忘记的。所以这是存储在非常短期的记忆中,对吧?但是,你知道,像语言、骑自行车等等。你的童年。是的。

就像我童年的一部分,对吧。嗯,存储在,嗯,你知道,在,在肯定是一个长期的,相当永久的记忆中,嗯,在我们的大脑中。嗯,

所以电脑、手机和所有这些东西的工作方式都差不多。目前的权衡是易失性快速内存,它们很快,对吧?但它们会消失。非易失性存储,称为闪存或硬盘,它们速度慢,而且有时不容易访问,至少不是通过计算。对。

所以我所说的通用内存是指将这些东西的属性统一成一种内存类型。所以你需要一些快速且非易失性的东西。所以当你关闭电源时,它不会消失。是的,是的。但你绝对是对的。我还想让它基本上直接位于 CPU 之上。

如果它直接位于 CPU 之上,内存、逻辑和所有东西基本上都会,你知道,相距 100 纳米,而不是相距一厘米或类似的东西。这些距离非常非常大,信号需要时间才能传播。好的。所以你非常慷慨地让我了解了这一点。我想确保我们能接触到你正在前沿做的事情。那么,你正在前沿做的事情是什么呢?我知道它与更换铜有关。

是的,所以我现在想解释我的小组的研究方式是,我们查看构成今天芯片的整个材料堆栈。

所以这些材料从硅一直到铜,到内存,甚至包括用于散热的材料。因为正如你所知,你知道,东西运行时会变热。我们需要一种方法来,你知道,也许更好地散热或更均匀地散热。

诸如此类。所以作为一个团队,我们主要是电气工程师,但我们也是,你知道,有点应用物理学倾向和材料科学倾向的人。我们非常关心接下来会发生什么。所有这些用于芯片的材料的未来是什么?

所以,正如你所说,我们所做的最前沿是关注构成芯片的所有这些不同组件的未来。从金属来看,铜之后还有什么?对于硅来说,硅之后还有什么,或者硅会一直存在,因为它足够便宜吗?对于内存来说,我们这里有一个奇怪的、复杂的内存层次结构。

我们可以将其全部折叠成一种内存类型,然后将其构建在硅之上,比如说?然后是热量,你知道,我们现在如何处理热量?热量基本上也是用铜来传播的。

铜是一种非常好的热导体。所以如果你拆开你的笔记本电脑或台式机,甚至你的手机,你可能会看到里面有一些铜散热器,因为作为散热器和导电体,很难以经济有效的方式击败铜。实际上,至少对于铜来说,这两者是相关的。

所以最前沿就是所有这些东西。在过去的,你知道,我已经领导一个团队将近 18 年了。所以 18 年来,我们一直在研究这其中的不同组成部分。这取决于我们有什么新想法。我们经常与正在寻找、正在发现新材料的化学小组和纯材料科学小组合作。

然后作为主要的电气工程师,我们问,你知道,嘿,这是可制造的吗?我们能把它带入电路吗?或者这是在物理或化学实验室中有效的东西,它可能只在低温下有效?因为我们确实希望这些东西在室温和略高于室温下工作,因为这就是所有这些商用电子产品必须工作的地方。

所以如果你想让我更具体地说明……是的,我的意思是,我认为你我查看了一些关于用一些我甚至不认识其名称和化学名称的导线来代替铜的东西,这些名称来自元素周期表。所以也许你可以作为一个简短的故事来告诉我们。那么,你如何开始更换这种非常常见、非常普遍使用的布线材料呢?

是的。是的。所以铜,你知道,如果你只是拿你家里的铜线,我们可能不会更换它。这真的很难被击败。我的意思是,现在唯一比铜更好的导体可能是银。而且它并不便宜。

而且它不容易制成导线,而且也不容易使用,等等。所以但是我们试图在半导体芯片中更换铜。而那里的主要问题是,如果你将铜变薄或将其缩小成直径小于约 10 纳米的导线,铜就会变得很奇怪。

它变得很奇怪,不仅仅是因为,你知道,纯粹的量子力学原因,尽管说 10 纳米,你知道,电子的量子效应、波动性等等很诱人。真正的原因实际上更……怎么说呢,更平淡或更经典一些,如果你愿意的话。携带铜中所有大量电流的电子是

它们在碰撞之间大约传播几十纳米。所以它们传播,比如说,20、30 纳米,它们碰撞,再次传播,碰撞。这基本上是它们如何携带电流的方式。如果你使铜线的直径小于约 10 纳米,甚至比这稍微大一点,

电子将开始撞击导线的边缘。所以你实际上正在将边缘非常非常靠近电子喜欢导电的地方。所以现在电子感受到很多散射,与表面的摩擦。所以另一种思考方式是,当你取一大块铜线并将其缩小到 10×10 纳米的直径截面时,

你的表面积与体积之比更大。是的,不,我刚在伦敦地铁,当很多人时,我无法前进,因为他们把我推到墙上。对,没错。所以电子也是这样。它们基本上更频繁地被挤压到铜线的墙壁上,而这些墙壁并非原子级光滑的。

现在,有人可能会说,好吧,你知道,也许有一种方法可以使这些墙壁原子级光滑。而且也许如果它们是原子级光滑的,你知道,也许我们会沿着它滑动。电子会沿着它滑动。另一个更微妙的问题是,如今的铜,他们不仅仅是直接放置铜线。他们实际上必须在其周围放置一层类似于衬里的东西。这种衬里通常由所谓的氮化钽制成。

这是因为铜喜欢稍微扩散一点。所以他们必须保护芯片内部的铜,就像你墙壁上的铜线用塑料线保护一样。有点不同,这样你就不会触电。在芯片内部,周围有玻璃。有一些玻璃状材料可以防止短路。

但你仍然需要一点奇怪的衬里。是的。所以我们开始考虑这个问题,你知道,在亚 10 纳米直径或厚度尺寸下,我们能否做得比铜更好?我们开始研究这些材料,在这种情况下称为磷化铌。那是那个词。

是的,它是一种合金,基本上是 50% 的铌(一种相当常见的金属)和磷,磷本身也不是一种特别不常见的材料,对吧?它存在于火柴头等等中。但是磷化铌本身被预测是一种奇怪的化合物,因为磷化铌表面应该能够很好地导电。

因此,磷化铌被预测具有良好的导电表面。所以,我们认为如果我们可以制造它,并且我们可以制造得足够小,最终表面将开始占据主导地位,对吧?你实际上可以利用这种材料的表面特性。而且,你知道,这可以追溯到,我的意思是,有一种,这些类型的材料,物理学家喜欢称它们为拓扑材料。对我来说,拓扑只是一个花哨的词,用于

你知道,表面与球体的行为不同,好的,我的意思是,有一些几何论证和一些非常优雅的数学在其中……但从实际的角度来看,在我们这里,它归结为,你知道,表面是否真的可以携带足够的电流,即使导线的中间不如铜好

我们仍然可以击败铜,因为表面比铜表面更好。明白了。明白了。当你使铜变薄时,铜表面会变差。对。这种材料的表面非常好,并且开始占据主导地位。所以你实际上可能想在地铁步行区的边缘。我的意思是,我只是试图继续这个类比,但实际上,如果你走到边缘,你会移动得更快,这与你直觉上预期的不符。但显然在这个尺度上,电子在边缘表现更好。对。

这是正确的。是的。而且不仅仅是移动得更快。所以在我们几周前发表的你提到的这篇最新论文中,我们进行了一些非常仔细的测量。我们还了解到,表面实际上携带了大量的电子。好的。所以它不一定是它们移动得更快。只是有很多电子。

因此,仅仅因为有很多电子被允许位于表面,而且它们并不特别慢,它们实际上通过表面携带了大量的电流,这,你知道,这是一个很酷的结果。铜不会这样做。所以,你知道,现在至少对于亚十纳米的,你知道,传统金属(其中铜是最好的),

可能存在一类其他材料,它们可以稍微更好地导电,并且不关心它是否超薄、超小。显然还有其他问题需要解答,如果我们有时间,我很乐意深入探讨。但从根本上说,这是关于表面比铜表面更好地导电,而这些导线主要由表面决定。

这是与 Russ Altman 一起播出的《万物未来》节目。更多 Eric Popp 的内容,接下来。

欢迎回到《万物未来》节目。我是 Russ Altman,我正在与来自斯坦福大学的 Eric Popp 谈话。在上一个部分中,我们了解了电子学、基本架构、热量问题。我们了解到铜现在有被一些可能具有优势的新型导电材料取代的风险。所以让我们转向电子学中的另一个主要参与者,即硅。它已经统治了 60 年。你之前告诉过我们。

是否有任何对硅宝座构成威胁的竞争者开始受到关注?是的,绝对有。所以,你知道,就像我说的那样,硅已经存在了一段时间,部分原因是它很便宜。它是沙子。它是地球上仅次于氧气的第二常见元素。所以为什么不把它做成电子产品呢?但是人们 60 年来都知道,这并不一定是最全面的半导体。

现在,有一些问题,你知道,我们究竟在用它做什么?所以对于用于我们的手机、笔记本电脑等等的低功耗电子产品,甚至用于为数据中心供电的东西,都是硅。

对于高功率电子产品,如果你考虑一下驱动电动汽车的东西,这些东西必须承载非常大的电流、非常高的电压。这些东西不一定是硅,而且它们很可能很快就会被碳化硅、氮化镓等东西取代,人们甚至在谈论金刚石,但这在更遥远的未来。所以金刚石……

通常,你不会把它看作半导体。我没有。它实际上是用于高压应用的良好半导体。好的。现在,我想回到硅,你知道,我认为在我们的日常生活中,我们与硅的互动可能比与其他任何东西都多。所以,你知道,99% 的半导体可能是硅。

我想说的是,对于低功耗、低电压的应用,这最终是推动这场人工智能革命的原因,我们的手机、笔记本电脑,所有这些东西。竞争者或挑战者,如果你愿意的话,将是其本质上是纳米的材料。

我的意思是,你知道,跨度一到两纳米,而不是几十纳米,而是字面意义上的几个原子。有两个竞争者或挑战者,如果你愿意的话。一个是碳纳米管,它基本上是这些小管,只是碳原子的圆柱形管。

直径约一纳米的碳纳米管。它们已经存在大约30年了。有些是金属的,有些是半导体的。如果所有半导体都能以相同的方式工作,据预测它们会比硅更好。如果你能将它们整合起来等等,因为,你知道,半导体纳米管是非常好的半导体。

电子喜欢在其中穿行,你也可以根据需要关闭它们。所以,你知道,它们有点难以操作。这就是为什么,你知道,它们仍在被研究,包括斯坦福大学。我的小组过去曾研究过碳纳米管,但在过去十年左右的时间里,我们对所谓的二维半导体更加兴奋。我的意思是真正的二维半导体。

所以想象一种材料,它实际上是一张原子薄片,或者可能是三层原子厚的薄片,诸如此类。它是一种半导体,这意味着你可以使用附近的一个简单的电压来打开和关闭电流。你可以用一伏或以下的电压来做到这一点。所以整个过程都是低功耗的。

所以这些我们研究了大约十年的二维半导体,例如二硫化钼。钼,钼,钼,硫。钼,是的。就是这样。它基本上是一层三原子厚的原子片,我想。中间是钼,上面和下面是硫。好的。

好的。它绝对不是唯一的二维半导体,但它可以说是更容易操作的一种。让我在这里停一下。从什么意义上说硅不是二维的?我应该把它想象成一维的吗?不,把它想象成三维的。三维的,好的。硅,就像铜一样,本质上是一种三维材料。它在三个维度上都是键合的。它就像一个晶格,一个硅原子的晶格。它在所有三个维度上都是一个晶格。

就像我之前提到的铜一样,如果你把硅做得比几纳米薄,硅的特性就会开始改变。不是以好的方式。所以,最确切的比喻是铜,硅中的电子开始像铜一样撞击硅的表面,它们会慢下来。

所以如果你想……所以硅具有一定的体积,你必须接受它。如果你想继续小型化,把它从三维变成更少的三维,比如更扁平的……这就是为什么我们谈论我们的钼……我把它叫做钼三明治,因为你上面和下面都有硫。完全正确。即使在今天,如果你看看我们……

我们消费设备中芯片里的晶体管,这个单独的硅晶体管实际上已经被蚀刻成垂直鳍片。它们看起来像小鲨鱼鳍。它们实际上被称为鳍片。好的。

大约六纳米宽,可能大约40、50纳米高。但是人们担心,如果你把这些东西做得更薄,电子就会沿着表面显著地刮擦。好的。好的。所以这些材料,顺便说一下,硅和铜之间存在这种权衡,表面将占据主导地位。

但它们开始……不,然后我可以看到当你谈论三、四个原子的层时,兴奋之处在哪里。那薄得多。你可以放入。只要它们表现良好,我相信你正在研究所有稳定性特性等等。但只要这是真的,那么我们就可以谈论我们的鳍片可以变得更薄、更短,而且可以有更多鳍片。是的。所以我想很快提一下……

即使对于硅,人们实际上也正在远离鳍片。所以,如果你在两年内购买电脑或笔记本电脑,或者在两年内购买手机,他们实际上正在远离鳍片。他们正在转向一种叫做纳米片的东西。纳米片,它们实际上正在采用现在的鳍片,如果你把鳍片想象成这样,它们实际上是这样放置的,并且它们在彼此之上制作了几层。

哦,就像鳍片的堆叠。鳍片的堆叠。但我不会再称它们为鳍片了,因为它们现在是水平的。对。而且我的猜测是它们仍然相当厚。它们可能,你知道,它们不比四五纳米薄,如果你认为它们正在制造数十亿个这样的东西,这非常薄,对吧?对。台积电、三星、英特尔已经用这些东西制造了测试芯片。我认为它们还没有商业化,但这些东西正在硅中出现。所以我们需要超越的是构建这些类型的

如果你愿意,纳米开关,它们实际上只是几层原子厚。而且,你知道,就像你说的那样,完全正确。明白了。它们必须表现良好。

而且它们必须,你知道,与工业制造兼容。理想情况下,它们必须在低于一伏的电压下切换。当它们关闭时,它们必须真正关闭,这样就不会有漏电流。所以这些是二维半导体的一些重大挑战。明白了。是的。

好吧,在最后几分钟,我想问你一下人工智能。我注意到,对于我的许多客人来说,人工智能正在改变他们的领域。我只是想和你核实一下,人工智能在这个你一直在谈论的发现中是否扮演着角色,或者它是不是一件事情?我认为它正在开始。我认为它正在开始。我认为对我来说令人兴奋的是,你知道,我提到了磷化铌作为一种潜在的替代品。

替代非常薄的铜,二维材料作为非常薄的硅的潜在替代品。请注意,我并不是说一般的替代品,只是对于非常特别薄,因此非常密集的替代品。对。

我认为我们只是开始接触这些新材料的表面。我们正处于材料革命的开始,不仅在电子领域,显然在医疗保健、航空电子领域,甚至可能在建筑物和更大的事物中。但在电子领域肯定是这样,因为迫切需要用在某些维度和某些情况下表现更好的东西来替代这些传统材料

我给你的例子是人们以非常随机漫步的方式做出的一些发现,现在我们希望人工智能能够建议,嘿,你是否尝试过具有这些特性的材料,一旦它告诉我,我也希望它能告诉我如何制造它,因为制造是完全不同的事情

所以这是材料科学发展的一个新生阶段,如果你允许我总结一下,是从经验测试模式转向也许人工智能可以使用它以前看到的东西来建设性地提出新的材料。我喜欢你所说的以及如何制造它们,这听起来对我来说有点棘手。这真的很重要,因为,你知道,自然和科学类型的期刊上已经出现了一些论文,说,嘿,我们预测这种新材料。

而我们这些制造这些材料的人,我们看着它,然后说,没有人知道如何制造这些东西。所以我们也需要知道如何制造它的人。但如果还有关于如何制造这些东西的算法和建议,它将大大加快这些东西的发现和生产,实际生产。因为最终,我们必须制造这些东西。

感谢埃里克·波普。那是电子材料的未来。感谢收听《万物未来》。别忘了,我们在旧剧集库中拥有超过250集剧集,你可以找到各种各样的讨论,让你娱乐数小时。如果你喜欢这个节目,记得与你的朋友、家人、同事,以及你喜欢的任何人分享。

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