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纳米技术在计算机中的应用

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(20**级*****班学号:******)

摘要:对纳米技术在计算机中的应用做了简要的论述,并对未来发展方向做了一定程度上的瞻望。

关键词:纳米技术,应用

1引言

在深入介绍纳米技术在计算机领域的应用之前我们先对纳米技术有一个概念上的理解,纳米技术是指用单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。从中我们不难发现,纳米技术是基于原子层面的,也就不难理解它会在越来越要求精细化的计算机领域有诸多的应用。下面我就向大家做一下简要介绍。

2在当前应用的介绍

事实上,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——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) AFC Media的关键就是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,最后形成了独特的AFC硬盘结构。

2.3碳纳米管:硅晶体管的取代者

我们都知道硅在计算机生产中起着至关重要的作用,但也存在以下的问题:随着电路变得越来越小,电阻相对于电荷而言常常过大,使得电荷难以流动形成电流。也就是说,量子效应会在接近纳米尺度时限制电子设备的按比例缩减。而碳纳米管不仅从尺寸上看仅相当于人的头发丝的百万分之一,相当于目前硅晶体管的五百分之一,它的结构强度也比钢铁还高10倍。当然,碳纳米管得以取代硅晶体管并非借助其高强度的机械特性,而来自于奇妙的电学特性:管壁卷曲结构的不同可以让碳纳米管成为一个半导体、良导体以及绝缘体,具有与硅材料相似的特性。理论上说,以碳纳米管代替硅晶体管完全可以实现。而且,如果我们用碳纳米管来制造电脑芯片,不仅运算速度将大幅

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