电池。这些小家伙是我们几乎每天仍在为电动汽车苦苦挣扎并为智能手机充电的原因。好老的锂电池已经有几十年的历史了，尽管固态电池、石墨烯阴极电池、超级电容器等有很多进步，但现实是这些原型距离大规模生产和我们的电子产品。

现在三星和IBM采用了完全不同的方法。科技巨头并没有试图增加电池容量，而是正在开发一种新型芯片架构，可以将能耗降低多达85%。这种新技术可以在一次充电后有效地帮助智能手机使用最后几周，它被称为垂直传输纳米片场效应晶体管(VTFET)。

大多数现代芯片(如Android手机中的Snapdragon或iPhone中的A15仿生)都基于横向传输场效应晶体管(finFET)。如果不深入研究电子产品，这意味着芯片内部的晶体管被放置在一个晶片状的平面上——信号以2D方式来回传播(可以这么说)。

新的VTFET设计只是采用了这种设计，并在垂直方向上进行了扩展(很像三星正在制造的VNAND闪存)。通过将晶体管相互叠加，IBM和三星能够绕过传统设计中的某些限制——提供更好的接触尺寸和表面，并优化晶体管的栅极长度。

因此，新设计可以通过两种不同的方式进行优化-要么通过提高效率-其性能或多或少与现代ARM架构(如前面提到的Snapdragon和Bionic芯片组)相当。然而，由于效率的提高，这种方法最多可将电池寿命延长85%——实际上解决了现代智能手机技术中的充电难题。

另一种方法是提高芯片的性能，匹配现代平面设计的能耗。与现代FET替代方案相比，采用这条路线将使性能提高100%。

当然，我们谈论的是早期的实验室原型，但IBM的技术专家表示，这种新设计具有“超越纳米片的规模”的潜力。这意味着从简单的原型到大规模生产的消费类芯片不应该那么难。

这种新晶体管设计的潜在应用是无穷无尽的——谁不需要效率和更高的性能?除了允许智能手机电池使用长达一周之外，VTFET设计还可以减少用于挖掘加密货币的能源，鉴于围绕区块链技术的炒作，这可能是巨大的。

另一个可以极大地受益于新设计的领域是物联网——允许甚至可以运行数月的更小的设备。IBM和三星还强调，这一新突破还可以扩展摩尔定律(指出晶体管数量每两年翻一番)，而现代芯片中该定律已被搁置(或至少显着放缓)。

同样，这个想法与垂直NAND闪存模块非常相似，其中存储单元相互堆叠(因此允许更大的尺寸和更便宜的每GB存储价格)。新的VTFET设计也与IBM总体上减少晶体管和芯片占用空间的努力保持一致——该公司早在5月份就展示了其2nm节点技术。这种2nm制造工艺允许在一个指甲盖大小的芯片上封装多达500亿个晶体管。

我们距离在消费电子产品中看到这种设计还有很长的路要走，但未来看起来很光明。