碳纳米管（CNTs）超越了传统的硅技术，在能效方面有望比硅基线路提高10倍。第一个初级纳米管晶体管诞生于1998年，人们期望这将开启一个高能效、先进计算设备新时代，但受制于碳纳米管本身固有的缺点，这一愿景一直未能实现。

“作为未来的密集型高能效集成电路，碳纳米晶体管极具吸引力。然而当人们想把它们用在微电子领域时，却遭遇到巨大的障碍。最主要的就是它们的位置和电属性的变化。”IBM托马斯·瓦特森研究中心物理科学部主管苏布拉迪克·高华说。

在碳纳米管能变成一种有现实影响力的技术之前，至少还要克服两大障碍：第一，研究已证明，要造出具有“完美”直线型的纳米管是不可能的，而扭曲错位的纳米管会导致线路出错，以致功能紊乱；第二，迄今还没有一种技术能生产出完全一致的半导体纳米管，如果线路中出现了金属碳纳米管，会导致短路、漏电、脆弱易受干扰。

针对这两大难题，研究人员设计了一种独特的“缺陷-免疫”模式，生产出第一个全晶片级的数字逻辑装置，能不受碳纳米管线向错误和位置错误的影响。此外，他们还发明了一种能从线路中清除那些不必要元素的方法，从而解决了金属碳纳米管的问题。他们的设计方法有两个突出特点，首先是没有牺牲碳纳米管能效，其次还能与现有的制造方法和设施兼容，很容易实现商业化应用。

他们的研究最近还被作为国际电子设备大会（IEDM）的邀请论文，以及美国电器与电子工程师协会（IEEE）会报集成线路与系统计算机辅助设计方面的“主题论文”。

下一步，研究人员将尝试造出数字集成系统的基本组件：计算线路与序列存储，以及首个高度一体化的整体三维集成电路。