计算机领域中的纳米技术

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1、.西南大学《纳米科技导论》通选课课程论文题目计算机领域中的纳米技术学院材料科学与工程学院＿专业材料物理年级2012级＿学号＿姓名指导教师＿成绩＿＿＿＿＿＿＿2013年12月3日..目录摘要31引言31.1背景简介31.2基础知识简介42纳米技术在计算机中的应用42.1半导体芯片42.2磁存储52.3碳纳米管：硅晶体管的取代者52.4燃料电池中的纳米技术63对未来的瞻望63.1纳米硬件或将出现63.2基于生化物质与基于DNA的纳米计算机63.3机械式纳米计算机73.4纳米层面的量子计算机74对实际生活的影

2、响7参考文献7..摘要纳米技术正从MEMS（微电子机械系统）起步；把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍，本文将浅谈纳米科技在计算机的应用，并对未来的发展做出一定的展望。关键词：纳米；纳米计算机；应用1引言1.1背景简介纳米技术指明了二十一世纪计算机发展的未来。首先，专家们预测，在今后十年内，芯片生产技术将达到极限。

3、随着芯片上集成的晶体管数量越来越接近极限，集成电路的性能将越来越不稳定。其次，经济因素也将使芯片制造业走到尽头。据测算，到2010年，建造一个大型芯片生产厂将需要近500亿美元。如此庞大的造价连英特尔公司也不堪负担。一个芯片生产厂的造价大约是20亿美元。相比之下，采用纳米技术生产芯片成本十分低廉，因为它既不需要建设超洁净生产车间，也不需要昂贵的实验设备和庞大的生产队伍。只要在实验室里将设计好的分子合在一起，就可以造出芯片。芯片制造商将因此而节省数百万美元的生产成本，同时将芯片的价格将急剧下降，以至于日用

4、电子设备－－甚至玩具－－都能够采用功能强大的微处理器。[1]1.2基础知识简介1.2.1纳米材料纳米材料是指具有纳米量级的超微粒构成的固体物质。纳米材料具有三个结构特点：1、结构单元或特征维度尺寸在纳米数量级（1~100nm）；2、存在大量的界面或自由表面；3、各纳米单元之间存在一定的相互作用。由于纳米材料结构上的特殊性，使纳米材料具有一些独特效应。主要表现为小尺寸效应和表面或界面效应，因而在性能上与相同组成的微米材料有非常显著的差异，体现出许多优异的性能和全新的功能。..1.2.2纳米技术纳米是一种度

5、量单位，1纳米为十亿分之一米。纳米结构是指尺寸在100纳米以下的微小结构，在该水平对物质和材料进行研究和处理的技术，称之为纳米技术。纳米技术将会带来一场技术革命，从而引起21世纪又一场产业革命。1.2.3纳米计算机 纳米计算机，即将纳米技术运用于计算机领域所研制出的一种新型计算机。现在纳米技术正从MEMS（微电子机械系统）起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。2纳米技术在计算机中的应用纳米技术在计算机领域的应用主要集中在以下几个方面：半导体芯片，磁存储与光存储，碳纳米管——

6、硅晶体管的取代者，燃料电池。2.1半导体芯片当我们说到这个话题的时候，我们基本上就是指微型计算机系统中最核心的部分——微处理器。其制作过程被称为平面处理技术，它使制造出含有大规模硅晶体管的集成电路芯片在技术上成为可能。生产流程如下：提炼硅锭—>切割晶圆—>光刻—>光刻胶的使命—>离子注入—>电镀晶圆—>抛光处理—>晶圆切片—>封装—>成品出炉。而衡量制造工艺的基准就是“线宽”，它指的是IC生产工艺可达到的最小导线宽度,是IC工艺先进水平的主要指标.线宽越小,集成度就高,在同一面积上就集成更多电路单元—简

7、单点说，线宽更小的先进工艺不仅有助于提高芯片的性能，还可以降低制造成本。半导体制造真正突破纳米时代就在2004年，英特尔率先实现的90纳米工艺（0.09微米）。90纳米工艺的引入，可以让半导体芯片的晶体管规模超过2亿个，频率达到4GHz，这是一个新的里程碑。2.2磁存储在硬盘为代表的磁存储领域，纳米技术早已得到应用。譬如IBM发明的AFC仙尘技术就成功克服了超级顺磁现象，让硬盘的..存储密度突破每平方英寸100Gb的级别。AFC技术：纳米尺寸的“仙尘”（克服了“超级顺磁”效应）AFCMedia的关键就是

8、通过特殊的制造技术，在硬盘盘片的磁层间添加了一层薄薄的金属钌元素层（Ruthenium钌：一种硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属元素，是铂族金属中的一员，元素符号Ru），这个钌金层大约只有三个原子厚（大约0.3纳米尺度），但它可以巧妙地让两个相邻的磁层互相排斥，工作时互不干扰。而这个钌金属层本身是没有任何磁性的，它自身不会受磁层的影响，可长久保持最佳的稳定状态。同时厚度精确的钌金属层又会让每一个磁体层的磁性以相反方向成对出现，两两组成相反阵列，最