20世紀(jì)前半頁(yè)，電子管被用在無(wú)數(shù)的收音機(jī)和電視中，但后來(lái)由于晶體管相對(duì)于電子管有著消耗電能少、不需要預(yù)熱、結(jié)實(shí)可靠等各種優(yōu)點(diǎn)。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(kāi)始想辦法壓縮晶體管的體積并把越來(lái)越多的晶體管集成到集成電路上。不過(guò)由于金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)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(guò)40多年的發(fā)展之后就迎來(lái)了瓶頸。

一方面，人們對(duì)芯片的要求還是速度越來(lái)越快，性能越來(lái)越高；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的晶體管的體積確實(shí)已經(jīng)很難做到更小了。這樣的窘境迫使科學(xué)家們?nèi)ヌ剿飨乱粋€(gè)晶體管技術(shù)。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(jìn)歷史塵埃里的電子管反而可能會(huì)發(fā)揮出更大的作用。

根據(jù)IEEE的消息，來(lái)自NASA艾姆斯研究中心的科學(xué)家們正在嘗試打造一種真空通路晶體管（Vacuum-channeltransistor）來(lái)終結(jié)這個(gè)瓶頸，而這種新晶體管的特性需要同時(shí)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(shì)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(guò)，新產(chǎn)品在吸納電子管優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，帶進(jìn)來(lái)一些電子管與生俱來(lái)的缺點(diǎn)也難以避免的。如果要實(shí)現(xiàn)當(dāng)初的目標(biāo)，自然要先解決掉這些潛在的問(wèn)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(shí)間來(lái)預(yù)熱并且會(huì)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(shè)備能做到足夠小，科學(xué)家就可以通過(guò)電場(chǎng)技術(shù)達(dá)到類似的效果進(jìn)而不必再使用電熱絲。這樣一來(lái)，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(gè)缺點(diǎn)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(gè)較高的真空環(huán)境。不過(guò)這個(gè)缺點(diǎn)在當(dāng)下也不是完全沒(méi)辦法解決，因?yàn)橹灰茖W(xué)家們能讓陰極和陽(yáng)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(dāng)然，如果研究者的最終的希望是輸入商業(yè)上可用的產(chǎn)品，那么人們需要的肯定是能在技術(shù)上避免這兩者之間的碰撞，而這個(gè)時(shí)候就需要借助于電壓了。只要電壓足夠低，電子就沒(méi)法獲取足夠的能量來(lái)電離氦，這兩者自然就沒(méi)法發(fā)生化學(xué)反應(yīng)了。所以只要同時(shí)滿足“距離”和“電壓”這兩個(gè)條件就可以摒棄真空環(huán)境的限制，而這兩個(gè)條件在科學(xué)家看來(lái)都不難。

從原理上來(lái)看，真空通路晶體管并不是不可實(shí)現(xiàn)的，但科研人員表示相對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這些研究其實(shí)還處于比較早期的階段。不過(guò)最近的一系列突破性進(jìn)展已經(jīng)讓他們感覺(jué)到這項(xiàng)技術(shù)極有可能將對(duì)電子工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大的影響。原型實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明新晶體管的運(yùn)行頻率是硅晶體管的10倍以上，這對(duì)于那些追求速度的應(yīng)用來(lái)說(shuō)顯然是一個(gè)好消息。

雖然實(shí)驗(yàn)室的理論數(shù)據(jù)可以給人帶來(lái)很大的驚喜，但應(yīng)用到實(shí)際環(huán)境中功效肯定是要降低的。比如，在實(shí)驗(yàn)室中，科研者用的是10伏電壓，這已經(jīng)超過(guò)諸多現(xiàn)代芯片的使用的電壓范圍。所以如果應(yīng)用到實(shí)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(lái)，艾姆斯研究中心的科學(xué)家們會(huì)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(xué)家們既要完善相關(guān)的模型又要制定出合理的設(shè)計(jì)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(guò)，科學(xué)家們坦言這些并不妨礙最終產(chǎn)品會(huì)將電子工業(yè)推向一個(gè)新高度。