20世紀前半頁，電子管被用在無數(shù)的收音機和電視中，但后來由于晶體管相對于電子管有著消耗電能少、不需要預熱、結實可靠等各種優(yōu)點。在電子工業(yè)中，電子管逐漸被晶體管所取代。在晶體管取代電子管以后，人們開始想辦法壓縮晶體管的體積并把越來越多的晶體管集成到集成電路上。不過由于金屬氧化物半導體場效應管中的氧化層已經(jīng)很難繼續(xù)壓縮，所以晶體管的體積在經(jīng)過40多年的發(fā)展之后就迎來了瓶頸。

一方面，人們對芯片的要求還是速度越來越快，性能越來越高；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的晶體管的體積確實已經(jīng)很難做到更小了。這樣的窘境迫使科學家們去探索下一個晶體管技術。納米線、碳納米管、石墨烯都已經(jīng)成為重要的研究方向，但在這些之外，此前被丟進歷史塵埃里的電子管反而可能會發(fā)揮出更大的作用。

根據(jù)IEEE的消息，來自NASA艾姆斯研究中心的科學家們正在嘗試打造一種真空通路晶體管（Vacuum-channeltransistor）來終結這個瓶頸，而這種新晶體管的特性需要同時用到電子管和晶體管的特性。在聚合起電子管和晶體管的優(yōu)勢之后，這也就意味著新的真空通路晶體管能做的既小又便宜。

不過，新產品在吸納電子管優(yōu)勢的同時，帶進來一些電子管與生俱來的缺點也難以避免的。如果要實現(xiàn)當初的目標，自然要先解決掉這些潛在的問題。

在電子管中，電熱絲是普遍存在的。而且由于電熱絲的存在，電子管就需要時間來預熱并且會消耗掉很多電能，如果不幸的話，它還可能燒毀。但是在真空通路晶體管中，只要設備能做到足夠小，科學家就可以通過電場技術達到類似的效果進而不必再使用電熱絲。這樣一來，新的晶體管既可以減少在芯片上占用的面積又能節(jié)約能源。

電子管的另外一個缺點就是為了避免電子和氣體分子之間的碰撞，它必須要維持一個較高的真空環(huán)境。不過這個缺點在當下也不是完全沒辦法解決，因為只要科學家們能讓陰極和陽極之間的距離小于電子和大氣分子之間的平均距離就可以很大程度上避免它們之間的碰撞。

當然，如果研究者的最終的希望是輸入商業(yè)上可用的產品，那么人們需要的肯定是能在技術上避免這兩者之間的碰撞，而這個時候就需要借助于電壓了。只要電壓足夠低，電子就沒法獲取足夠的能量來電離氦，這兩者自然就沒法發(fā)生化學反應了。所以只要同時滿足“距離”和“電壓”這兩個條件就可以摒棄真空環(huán)境的限制，而這兩個條件在科學家看來都不難。

從原理上來看，真空通路晶體管并不是不可實現(xiàn)的，但科研人員表示相對于實際應用來說，這些研究其實還處于比較早期的階段。不過最近的一系列突破性進展已經(jīng)讓他們感覺到這項技術極有可能將對電子工業(yè)的發(fā)展帶來巨大的影響。原型實驗結果表明新晶體管的運行頻率是硅晶體管的10倍以上，這對于那些追求速度的應用來說顯然是一個好消息。

雖然實驗室的理論數(shù)據(jù)可以給人帶來很大的驚喜，但應用到實際環(huán)境中功效肯定是要降低的。比如，在實驗室中，科研者用的是10伏電壓，這已經(jīng)超過諸多現(xiàn)代芯片的使用的電壓范圍。所以如果應用到實際情況中自然要降低電壓，而這就意味著要犧牲性能。

接下來，艾姆斯研究中心的科學家們會嘗試把這種新型的晶體管整合到集成電路中，而目前的這些模型工具并不是完全適用，所以科學家們既要完善相關的模型又要制定出合理的設計規(guī)則。這自然也就意味著在真正商業(yè)化之前，仍然有很多的工作需要做。不過，科學家們坦言這些并不妨礙最終產品會將電子工業(yè)推向一個新高度。