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不論是過去、現(xiàn)在還是未來，系統(tǒng)需求的增長都推動著硅半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。過去的40年中，如摩爾定律[1]所描述，晶體管在CMOS Scaling理論[2]的引導(dǎo)下，密度和性能方面持續(xù)化和系統(tǒng)化增長，從而成為硅半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步中的一個極為成功的工藝技術(shù)。當(dāng)半導(dǎo)體行業(yè)演進(jìn)到45納米節(jié)點(diǎn)或更小尺寸的時候，硅CMOS器件的Scaling將引發(fā)巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。其中兩大挑戰(zhàn)是不斷增長的靜態(tài)功耗和不斷增長的器件特性的不一致性（variability）。這些問題來源于CMOS工藝快要到達(dá)原子理論和量子力學(xué)所決定的物理極限。它們常常被作為摩爾定律將被“打破”或是CMOS Scaling行將終止的論據(jù)。為了解決這些挑戰(zhàn)，業(yè)界提出了以下3種主要方法：通過材料和器件架構(gòu)的創(chuàng)新來擴(kuò)展硅的Scaling；通過由硅通孔組成的三維結(jié)構(gòu)來提高集成度和使用芯片堆疊技術(shù)增強(qiáng)功能和并行性；探究后硅時代CMOS的創(chuàng)新，這涵蓋基于迥然不同的物理規(guī)律、新材料和新工藝的全新納米器件，比如自旋電子學(xué)、碳納米管、納米線纜和分子結(jié)構(gòu)。
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