Chapter01_642103669

Chapter01_642103669 - Lecture Notes

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1 1 纳电子学导论 Introduction of Nanoelectronics 主讲教师:任天令 清华大学 微电子所/微纳电子系 2 第一章 引 言
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2 3 引言 z 一、什么是纳电子学 z 二、纳电子学的兴起 z 三、纳电子器件与系统 z 四、本章总结 4 一、什么是纳电子学 z 纳电子学 Nanoelectronics ——“ 纳尺度电子学
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3 特征尺寸 10nm 100nm 1μm 10μm 1nm 0.1nm 100μm 各种物体的尺寸比较 动植物细胞 细菌 典型的微电子器件 0.18μm 病毒 纳电子技术 最尖锐的探针尖 Si Tips 蛋白质 Lysozyme 碳纳米管 DNA 中的核酸间距 原子 6 纳电子学的定义 z 纳电子学 (Nanoelectronics) ——“ 纳尺度电子学 Nano Scale Electronics )。是关 于纳米尺度下电子器件与系统的科学,它重点研究进入纳 米尺度后电子器件与系统的新原理、新方法、新性能及新 技术,是微电子技术发展的必然,是当今电子科学与技术 的重要前沿。纳电子学是 21 世纪信息技术发展的战略新方 向。前沿性、创新性是纳电子学的重要特点。 z 关键词: 纳尺度,纳效应,电子学
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4 7 关键内涵 z 从微电子到纳电子的转变不是仅仅尺度上 的缩小,而是微电子科学与技术继承性的 发展和革命性的突破。 一是在现有的电子器件基础上把微电子器件尺寸 推进到纳米范畴,如 延伸 MOS 结构的物理限制 继承性 器件 (Evolution) 二是发展新原理的纳米器件, 如分子、量子、 生物 (DNA) 电子学等 革命性 器件 (Revolution) z 纳电子技术需要多个学科的交叉融合 8 二、纳电子学的兴起 信息技术及微电子学发展的必然 z 微电子技术不断发展 z 芯片集成度、速度不断提高 z 晶体管尺寸不断减小 z 摩尔定律遭遇极限 z 由微电子技术向纳电子技术发展
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5 9 z 1959 年发明集成电 Jack Kilby of TI, Bob Noyce of Fairchild { Nobel Prize in 2000 历史回顾 z 1947 年发明晶体管 Bardeen, Brattain, Shockley of AT&T { Nobel prize in 1956 Jack Kilby 10 摩尔定律 (Moore’s Law) z 1965 年, Intel 公司创始人之一戈登 摩尔( Gordon Moore )在总结存储器芯片的增长规律时提出摩尔 定律 (Moore’s Law) 微芯片上集成的晶体管数目每 12 个月翻一番 。后来表述为 集成电路的集成度每 18 个月翻一番 ,或者说 三年翻两番 z 就在摩尔定律提出 3 年后, Intel 公司诞生了。从它 1971 年推出第一片微处理器 Intel 4004 至今,微处 理器使用的晶体管数量的增长情况基本上符合摩尔 定律。
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6 11 摩尔定律 (Moore’s Law) z 有人认为 Intel 刻意要求公司的技术发展符合摩尔定 律。 2002 11 月美国《财富》杂志采访摩尔先生 时,年已古稀的摩尔先生说: 开始时公司并没有把 摩尔定律作为一个驱动力来看待,说老实话,我是
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