2002年7月份，曾在几年前宣告摩尔规律死刑的这一规律的创始人戈登·摩尔接受了记者的采访。不过，这次他体现得很达观，他标明：“芯片上晶体管数量每18个月添加二倍的速度尽管现在呈下降趋势，但跟着纳米技能的开展，未来摩尔规律依然会持续收效。”看来，摩尔自己也把期望放到了纳米技能上。下面就让咱们来看看纳米技能怎样制作纳米芯片。

　　咱们知道现在的核算机芯片是用半导体资料做的。20世纪能够说是半导体的世纪，也能够说是微电子的世纪，微电子技能是指在半导体单晶资料(现在首要是硅单晶)薄片上，运用微米和亚微米精密结构技能，研发由不计其数个晶体管和电子元件构成的微缩电子电路(称为芯片)，并由不同功用的芯片组装成各种微电子仪器、外表和核算机。芯片能够看做是集成电路块。集成电路块从小规划向大规划开展的进程，能够看做是一个不断向微型化开展的进程。20世纪50时代末开展起来的小规划集成电路，集成度(一个芯片包含的元件数)为10个元件；20世纪60时代开展成中规划集成电路，集成度为1000个元件；20世纪70时代又开展了大规划集成电路，集成度到达10万个元件；20世纪肋时代更开展了特大规划集成电路，集成度超越100万个元件。1988年，美国国际商用机器公司(1BM)已研发成功存储容量达64兆的动态随机存储器，集成电路的条宽只要0.35微米。现在试验室研发的新产品为0.25微米，并向0.1微米进军。到2001年已降到0.1微米，即100纳米。这是电子技能史上的第四次严重打破。今日，芯片的集成度已进一步进步到1000万个元件。集成电路的条宽再缩小，将呈现一系列物理效应，然后约束了微电子技能的开展。为了处理这个应战，现已提出纳米电子学的概念。这一现象阐明晰：跟着集成电路集成度的进步，芯片中条宽越来越小，因而对制作集成电路的单晶硅资料的质量要求越来越高，哪怕是一粒尘埃也或许销毁一个乃至几个晶体管，这也是为什么摩尔自己几年前宣判摩尔规律“死刑”的原因。

　　据有关专家猜测，在21世纪，人类将开宣布徽处理芯片与活细胞相结合的电脑。这种电脑的中心元件便是纳米芯片。芯片是电脑的要害器材。生命科学和资料科学的开展，科学家们正在开发生物芯片，包含蛋白质芯片及DNA芯片。

　　蛋白质芯片，是用蛋白质分子等生物资料，经过特别的工艺制备成超薄膜安排的积层结构。例如把蛋白质制备成恰当浓度的液体，使之在水面打开成单分子层膜，再将其放在石英层上，以相同办法再制备——层有机薄膜，即可得到80～480纳米厚的生物薄膜。这种薄膜由两种有机物薄膜组成。当一种薄膜受紫外光照耀时，电阻上升约40％左右，而用可见光照耀时，又恢复原状。而另一种薄膜则不受可见光影响，但它遭到紫外光照耀时，电阻便削减6％左右。据介绍，日本三菱电机公司把两种生物资料组合在一起，制成了能够光控的新式开关器材。这种薄膜为进一步开发生物电子元件奠定了试验根底，并发明了杰出的条件。

　　这种蛋白质芯片，体积小、元件密度高，据测每平方厘米，可达1015～1016个，比硅芯片集成电路高上万倍，标明这种芯片制成的设备其运转速度要比现在的集成电路快得多。由于这种芯片是由蛋白质分子组成的，在必定程度上具有自我修正才能，即成为一部活体机器，因而能够直接与生物体结合，如与大脑、神经系统有机地连接起来，能够扩展脑的延伸。有人想象，将蛋白质芯片植入大脑，将会呈现奇观。如视觉先天缺点或后天损害能够得到修正，使之重现光亮等。

　　尽管现在出产与安装上述分子元件还处于探究阶段，并且天然蛋白质等生物资料不能直接成为分子元件，必须在分子水平上进行加工处理，这有很大难度，但出路是光亮的。据介绍，日本已拟定了开发生物芯片的10年方案，政府方案投入100亿日元做各项研讨。世界上一些大公司，如日立、夏普等都看好生物芯片的远景，十分重视这项研讨作业。

　　人的大脑约有140亿个神经细胞，掌管着思想、感觉及全身的活动。尽管电脑已问世多年；但其精密程度和人脑比较，依然差一大截。为了使电脑提前具有人脑的功用和功率，科学家近年努力研讨开发人工智能电脑，并已获得不少发展。人工智能电脑是以生物芯片为根底的。生物芯片有多种，血红蛋白集成电路便是新式的生物芯片之一。

　　美国生物化学家詹姆士·麦克阿瑟，首要构想把生物技能与电子技能结合起来。他依据电脑的二进制作业原理，发现血红蛋白也具有相似“开”和“关”的双稳态特性。当改动血红蛋白带着的电荷时，它会呈现上述两种改变，这就有或许运用生物的血红蛋白构成像硅电子电路那样的逻辑电路。麦克阿瑟首要运用生物工程的重组DNA技能，制成了血红蛋白“生物集成电路”，使研发“人工脑袋”获得了打破性发展。尔后，生物集成电路的研讨便逐渐打开。美国科学家在硅晶片上重组活细胞安排获得成功。它具有硅晶片的强度，又有生物分子活细胞那样的灵敏和智能。德国科学家所研发成的聚赖氨酸立体生物晶片，在1立方毫米晶片上可含100亿个数据点，运算速度更到达10皮秒(一千亿分之一秒)，比现有的电脑快近100万倍。

　　DNA芯片又称基因芯片，DNA是人类的生命遗传物质脱氧核糖核酸的简称。由于DNA分子链是以ATGC(A-T、G-C)为配对准则的，它选用一种叫做“在位组合组成化学”和微电子芯片的光刻技能或许用其他办法，将许多特定次序的稤NA片段，有序地固化在玻璃或许硅片上，然后构成贮存有许多生命信息的DNA芯片。DNA芯片，是近年来在高新科技领域呈现的具有时代特征的严重技能创新。

　　每一个DNA便是一个微处理器。DNA核算速度是超高速的，理论上核算，它的运算速度每小时可达1015次数，是硅芯片运算速度的1000倍。并且，DNA的存储量是很大的，每克DNA能够贮存上亿个光盘的信息。不过，现在的首要难点是处理DNA的数据输出问题。

　　DNA芯片有或许将人类的悉数约8万个基因集约化地固定在1平方厘米的芯片上。在与待测样品的DNA配对后，DNA芯片即可检测出许多相应的生命信息。例如寻觅基因与癌症、流行症、常见病和遗传疾病的联系，进一步研讨相应药物。现在已知有6000多种遗传病与基因相关，还有环境对人体的影响，例如花粉过敏和对环境污染的反响等都与基因有关。已知有200多个与环境影响相关的基因，对这些基因的全面监测，对生态、环境操控及人类健康均有重要意义。

　　DNA芯片技能既是人类基因组研讨的重要运用课题，又是功用基因研讨的簇新手法。例如单核苷酸的多态性，是非常重要的生命现象，科学家以为，人体的多样性和特性取决于基因的差异，正是这种单核苷酸多态性的体现，如人的体形、长相与500多个基因相关。经过DNA芯片，准则上能够断定人的特征，乃至脸形、长相、表面特色，生长发育差异等。

　　“芯片伟人”英特尔公司于2000年12月发布，英特尔公司用最新纳米技能研发成功30纳米晶体管芯片。这一打破将使电脑芯片速度在往后5～10年内进步到2000年的10倍，一起使硅芯片技能向物理极限更近一步。新式芯片的运算速度已达现在运算速度最快芯片的7倍。它能在子弹飞翔30厘米的时间内运算2000万次，或在子弹飞翔25毫米的时间内运算200万次。晶体管门是核算机芯片进行运算的开关，新芯片是以3个原子厚度的晶体管“门”为根底，比现在核算机运用的180纳米晶体管薄许多。要制作这种芯片的妨碍是操控它发生的热量。芯片的运转速度越快，发生的热量就越多。过多的热量会使制作核算机芯片所用的资料遭到损坏。英特尔公司经过了长时间的研讨，处理了这一问题。这种原子级晶体管是用新的化学组成物制成的，这种新资料能够使芯片在运转时温度不会过高。这种芯片的呈现将为研发模仿以人的方法，能够和人进行沟通的电脑发明条件。英特尔公司说，他们开宣布的这种迄今世界上最小最快的晶体管，厚度仅为30纳米。这将使英特尔公司能够在未来5～10年内出产出集成有4亿个晶体管、运转速度为每秒10亿次，作业电压在1伏以下的新式芯片。而现在市场上出售的速度最快的芯片“飞跃4代”集成了4200万个晶体管。英特尔公司称，用这种新处理器制作的产品最早将在2005年今后投放市场。

　　英特尔公司的一位工程师说：“30纳米晶体管的研发成功使咱们对硅的物理极限有了新观点。硅或许还能够运用15年，尔后会有什么资料替代硅，那是谁也说不准的事。”他又说：“更小的晶体管意味着更快的速度，而运转速度更快的晶体管是构筑高速电脑芯片的中心模块，电脑芯片则是电脑的‘大脑’。”英特尔公司猜测，运用30纳米晶体管规划出的电脑芯片能够使“全能翻译器”成为实际。比如说英语的人到中国旅游，就能够经过随身带着的翻译器，将英语实时翻译成中文，在机场、旅馆或商铺不会有语言妨碍。在安全设备方面，这种芯片能够使警报系统识他人的面孔。此外，将来用几千元人民币就能够买一台高速台式电脑，其运算才能能够跟现在价值上千万元的大型主机比美。

　　单位面积上晶体管的个数是电脑芯片集成度的标志，晶体管数量越多，阐明集成度越高，而集成度越高，处理速度就越快。30纳米晶体管将开端呈现在用0.07微米技能产品上，现在英特尔公司运用的是0.18微米技能，而1993年的“飞跃”处理器运用的是0.35微米技能。在芯片上“描写”电路，0.07微米技能用的是超紫外线年最先进的深紫外线光刻技能更为先进。如果在纸上画线，深紫外线光刻运用的是钝铅笔，而超紫外线光刻运用的是削尖了的铅笔。

　　晶体管越来越小的优点首要有两方面：一是能够用较低，的本钱进步现有产品功能；二是工程师能够规划本来不或许的新产品。这两个优点正是推进半导体技能开展的动力，由于企业进步了赢利，就有或许在研发上投入更多。看来，纳米技能确实能够延伸摩尔规律的寿数，这也正是摩尔自己和很多技能人员把目光放到纳米技能之上的原因地点。

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