纳米电路

纳米电路在纳米尺度的电路操作。对于量子力学效应非常重要的量子区域尤其如此。1 纳米等于10 ^-9米，等于10个氢原子排列的长度。借助如此创新的小型电路，可以将更多电路连接到计算机芯片上。这样可以以更少的功耗实现更快，更复杂的功能。纳米电路由三个不同的元素组成：晶体管、传输线和体系结构，全部以纳米级制造。

已经提出了各种提议以不同方式实现纳米电路。示例包括纳米线，单电子晶体管，量子点细胞自动机和纳米级纵横制闩锁。但是，也可以考虑采用纳米材料在不久的将来改进MOSFET的方法。当前，这是大多数模拟和数字电路的基础，其缩放比例驱动着摩尔定律。2004年发表了一篇综述MOSFET设计及其未来潜力的综述论文，比较了在缩小尺寸下具有不同结构的MOSFET，圆形截面垂直沟道FET最适合缩小尺寸有人指出。可以使用纳米级直径的垂直半导体圆柱通道密集封装这种形状，英飞凌科技和三星已经开始朝这个方向进行研究和开发，从而获得了使用纳米线和碳纳米管进行MOSFET设计的基本专利。在另一种方法，Nanosys公司使用基于溶液的沉积和对准工艺，对先前在基板上制造的纳米线阵列进行构图，以用作FET的横向通道。尽管无法实现与单个纳米线FET相同的可扩展性，但使用预制用于通道的多条纳米线可以比使用大容量印刷工艺的传统制造工艺在更低的温度下沉积纳米线因此，可以降低制造成本。由于它是在较低的温度下沉积的，因此可以将更宽范围的材料（例如聚合物）用作晶体管的载体基板，这些晶体管可以为诸如电子纸，可折叠平板显示器和大面积太阳能电池等柔性电子应用打开门。

理解纳米电路的最基本概念之一是摩尔定律。当英特尔联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）对晶体管的成本感兴趣，并希望在单个芯片上安装更多的晶体管时，就产生了这个概念。晶体管的内容的数目，可以在硅集成电路上制造，即，计算电源电路是已经加倍每18-24个月。电路中放置的晶体管越多，计算机的计算能力就越高。这就是科学家和工程师制造这些纳米电路的原因，越来越多的晶体管将安装在芯片上。听起来不错，但是封装这么多的晶体管会出现很多问题。如果电路非常小，则比大电路往往会有更多的问题。特别地，存在热的问题，并且由于在小表面积上的功率量而难以散发热，并且这种过多的热可能导致错误并破坏芯片。电路纳米级，在温度比使用今天的电路变化，宇宙射线，对电磁干扰敏感。随着越来越多的晶体管封装在芯片上，诸如芯片上的杂散信号，从如此众多的密集器件中散发热量的需求，由于规模小而贯穿隔离栅的隧道化，制造困难停止或明显减慢。许多人认为，纳米电路市场将在2015年左右达到平衡。目前，制造设施的成本预计将达到2000亿美元。有时使电路更小的成本过高，计算机的速度将达到最高。因此，摩尔定律主要是基于微光刻蚀刻技术的发展所带来的计算能力的提高，因此许多科学家很快就达到了顶峰，而不是摩尔定律。

有许多方面与制造这些纳米电路有关。一个晶体管开始。当前，大多数电子设备使用基于硅的晶体管。晶体管是电路中必不可少的元件，它可以控制电流并将弱电信号转换为强电信号。也可以控制电流，然后打开和关闭电流并放大信号。该电路当前使用硅作为晶体管，因为它可以在导通状态和非导通状态之间轻松切换。然而，它可以是晶体管的有机分子或纳米级的纳米电子学的无机结构^[8] 。作为晶体管一部分的半导体也由纳米状态的有机分子制成。

第二是互连。这包括逻辑和数xxx算，以及连接晶体管的导线以使之成为可能。在纳米电路中，纳米管和其他细至1纳米的导线用于将晶体管连接在一起。纳米线已经由碳纳米管制成了几年。直到几年前，电路都是通过结合晶体管和纳米线来制造的。然而，已经可以生产其中具有晶体管的纳米线。2004年，查尔斯利伯和他的团队是在哈佛大学的纳米技术的先驱，制作10000倍较薄的纳米线比纸张包括串联晶体管的 。本质上，晶体管和纳米线是预接线的，以消除将两者连接在一起的艰巨任务。

纳米电路配置的最后一部分是架构。由于此被描述为整体方法晶体管相互连接，该电路可以被连接到计算机或其它系统可以的低级细节独立操作。纳米电路是如此之小，以至于注定了错误和缺陷，但是已经设计出避免它们的方法。这种体系结构的冗余逻辑门组合的互连可以在电路和芯片与在几个层次上被重建结构 。具有冗余性，电路可以识别问题并自行重新配置，从而避免发生其他问题。它还允许逻辑门中的错误，但允许它们正常工作而不会产生错误的结果。

印度科学家已经开发出世界上最小的用于纳米电路的晶体管。该晶体管完全由碳纳米管制成。碳纳米管是碳原子的那些卷绕片，薄于千分之一人类头发的。通常，该电路使用基于硅的晶体管，但是很快就会被替换。该晶体管是Y形的，因为它具有在一个点处汇合的两个不同的分支。电流可以在两个分支中流动，并由第三个分支控制，该第三个分支可以打开和关闭电压。有了这一新突破，纳米电路就可以全部由纳米管制成，这正是这个名称的含义。在此发现之前，逻辑电路使用纳米管，但是需要金属栅极来控制电流。

纳米电路的xxx潜在应用可能是计算机和电子产品。科学家和工程师一直都在追求更快的计算机。鉴于接近方面，微米和纳米杂化，硅（可能密集计算机存储器中，可以永远保持其内容）与纳米核。与从蓝图到摄影图案和芯片的传统电路设计不同，纳米电路设计可能从芯片开始（由于1024个零件和导线的意外混淆，并非总是成功的）。刻在设备上，由于这些纳米电路的尺寸，可能需要尽快采用自下而上的方法，而不是采用传统的自上而下的方法。在纳米级，电路中的所有内容都可能无法正常工作，并且纳米电路由于其紧凑性而变得越来越有缺陷。科学家和工程师创造了纳米电路的所有基本元素，例如晶体管，逻辑门和二极管。这些都由有机分子，碳纳米管和纳米线半导体组成。剩下要做的xxx一件事就是找到一种消除与此类小型器件和纳米电路相关的误差的方法。但是，有多少纳米电路最终会变得更小，并达到计算机和电子设备的平衡速度，这是一个极限。