美國研究人員利用奈米線打造出終極微小電腦,這種由小作大(bottom up)的方法能製作出目前密度最高且最複雜的奈米電子系統,稱為nanoelectronic finite-state machine (nanoFSM)。現行電晶體通道本身就有22 nm寬,相形之下,在nanoFSM中的電晶體大小不到20 nm,因此這項技術將有助於延續摩爾定律(Moore's law)。 英特爾共同創辦人Gordon Moore在1965年預測積體電路上的電晶體密度每兩年會倍增,而半導體業從1970年代起一直遵循此摩爾定律。然而,由大作小(top down)的微影製程在電路尺寸不斷縮減下逐漸逼近瓶頸,此時奈米電子學開始獨當一面。最近,由Charles Lieber指導的哈佛大學及MITRE公司研究團隊打造出電晶體尺寸不到20 nm的nanoFSM,可望克服傳統半導體製程的最終極限。nanoFSM相當適合可編程邏輯電路,並且包含關鍵的演算和儲存邏輯單元,而理想的FSM應可維持其邏輯態,並可加以修改且輸出。 此nanoFSM由MITRE設計研發,哈佛團隊製作,使用了一種稱為「deterministic nanocombing」的新技術。他們把奈米線組裝成六個排列整齊的交叉陣列,每組相鄰的奈米線形成一個「邏輯方塊」(logic tile),三個邏輯方塊可執行不同邏輯功能並形成計算架構。完成的系統可計算、儲存資料,甚至能透過數位介面更改邏輯狀態。任職於MITRE同是也是nanoFSM的設計者的Shamik Das表示,nanoFSM的另一優勢在於僅需非常小的電力便能運作。 Lieber表示,他們所打造的自組裝奈米線元件比傳統微影製程電晶體小上許多。在此之前,要將奈米線排成高密度且高效能的奈米電路相當困難,但此新技術具有高準確度,能組裝出許多元件所需之高密度陣列。如此方法能持續縮小電子系統尺寸,可應用於製作生醫感應器、生物界面控制器、環境監測、藥物輸送車,甚至昆蟲般大小的機器人。 該研究團隊目前正持續改良此技術,並計畫轉移至其他材料及製作不同的感應器和促動器,以打造更為複雜的奈米電子裝置。 詳見PNAS | doi: 10.1073/pnas.1323818111。 |