IEEE國(guó)際電子器件會(huì)議（IEDM）上，IBM團(tuán)隊(duì)首次展示了針對(duì)液氮冷卻進(jìn)行優(yōu)化后的先進(jìn)CMOS晶體管。

液體氮?dú)獾谋鶅鰷囟葍H為-196°C，這是絕大多數(shù)主流電子設(shè)備難以承受的極端低溫。然而，在這極度寒冷的條件下，晶體管的電阻與漏電電流顯著降低，這項(xiàng)改進(jìn)將極大提升性能并降低能耗。

IBM突破性研發(fā)的納米片晶體管，通過(guò)將硅通道薄化切割為納米級(jí)別的薄片，再用柵極全方位圍繞，實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)控電。此結(jié)構(gòu)使得在指甲蓋大小空間內(nèi)可容納最多達(dá)500億個(gè)晶體管，并且經(jīng)過(guò)液氮冷卻處理，其性能飆升至原本的兩倍之多。

低溫環(huán)境賦予了兩大優(yōu)勢(shì)：電流載子散射率降低以及能耗降低。減少后的散射顯著降低了電阻，電子在裝置內(nèi)流動(dòng)更為流暢。與此同時(shí)，降低的能耗允許器件在同樣電壓級(jí)別下承載更大電流。并且，液氮冷卻具有提升晶體管開關(guān)敏感度的額外功效，只要較小的電壓變動(dòng)就可切換狀態(tài)，進(jìn)一步縮減了能耗。

然而，低溫環(huán)境中晶體管的閾值電壓有所上升，這是新型挑戰(zhàn)。閾值電壓是完成晶體管導(dǎo)通所需的電壓，當(dāng)溫度降低時(shí)，此數(shù)值隨之增大，使得切換過(guò)程變得艱難。為應(yīng)對(duì)此難點(diǎn)，IBM的研究員們創(chuàng)新應(yīng)用了全新雙金屬柵極和雙偶極子技術(shù)。他們?cè)趎型和p型晶體管的界面巧妙加入各類金屬雜質(zhì)，生成偶極子，進(jìn)而降低電子穿越導(dǎo)帶邊緣所需的能量，使晶體管更為高效運(yùn)轉(zhuǎn)。