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半导体器件原理 S.M.Sze Physics of semiconductor device MOS device CMOS Technology for 25 nm Channel Length CMOS Technology for 25 nm Channel Length Chandrasakan lab UWB project chips Chandrasakan lab UWB project chips Quantum computer device ?? ?fT ?NF等 Gummel-Poon model parameter for SPICE BF 320 IS 1.3E-23A CJC 0.06pF VJC 1.08V 等 ?电子工业(历史、摩尔定律) ?“自上而下” 及“自下而上” ?量子晶体管及量子模拟器 ? MOS小型化及纳米器件 ? THz器件 “摩尔定律”：处理器(CPU)的功能和复杂性每年(其后期减慢为18个月)会增加一倍，而成本却成比例地递减。 在技术上，摩尔定律依然勇往直前 1985年到2003年英特尔近20年股票走势，如今与摩尔定律开始背离 微电子小型化的极限 ?固体的最小尺寸 ?功耗限制 ?电压或电流感应击穿的限制 ?噪声限制 ?Heisenberg不确定原理的限制 固体的最小尺寸 —最小块体（固体的最小单元）：有些元素只需几十个 原子，有些则需要106个原子组成 其体积?=(2?0.5(假设原子间平均距离)?100)3=10-15cm3 —从保持固体属性而导出的集成密度上限 n=1/ ?=1015cm-3 ?若元素原子数?106，n 功耗限制 Pd=(T-T0)/RT 双极晶体管： RT,min=2?f?Xc/?T（f-频率，Xc-输出电抗, ?T-热导率）因为 Xc?L/2 ?f?A(L,A-本征区长度和截面积） ? Pd ?(T-T0)/ RT,min Heisenberg不确定原理的限制 ?E ?g??dg/dt 为简化令g(t)为三角波（信号高度），重复频率为f,最小振幅有?g的量级: dg/dt=2f ?g ?E 2 ?f 量子晶体管及量子模拟器 计算机的能耗对芯片的影响越来越大，能耗制约着芯片集成度 但只要把所有的不可逆门操作改造为可逆操作，就可以实现无能耗的计算 Bennett在严格地考虑了这个问题后证明：所有经典不可逆计算机都可以改造成可逆计算机，而不影响计算能力。在量子力学中，可逆操作可以使用一个幺正矩阵来表示。Argonne国家实验室的Paul Benioff最早使用量子力学来描述可逆计算机。在量子可逆计算机中，使用一个二能级的量子体系来表示一位，这个量子体系处在量子态0和1上。 微电子产业 建线（foundry) 内容 ?介绍 ?半导体物理 ?半导体制备工艺 ?pn结 ?器件模拟技术 ?双极器件及HBT ?深亚微米、纳米MOS ?纳米物理及电子学 * * 设计 模拟 数字 bipolar MOS designhouse amplify 如 CPU SOC *
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