纳米技术重塑信息通信技术:从微观制造到量子计算的跨越
信息通信技术(ICT)是创新率极高的重要产业。从传统电子向纳米电子转型取得巨大进展,纳米技术在ICT领域引发深远变革。
突破领域
纳米技术驱动ICT突破分两步走:第一步,自顶向下微缩法将传统微结构推向纳米边界;第二步,长远看,自底向上纳米电子与纳米系统工程将涌现,利用自组织过程组装电路与系统。
发展现状
超集成(光)电子与强力无线技术向低价大众化产品演进,超微缩化、创新传感器设计、廉价强大聚变电路生产、面向未来DNA计算(生化过程接口)与量子计算(解决经典算法无效问题)的新系统架构。纳米电子元件发展催生军用情报级量子密码学。
存储器
纳米技术前依赖晶体管,现形成可重构阵列在微小空间存储海量数据。不久将见磁性RAM与谐振隧道元件用于逻辑电路。每个纳米比特存储信息。基于碳纳米管或有机大分子的分子电子学将被采用。
半导体
纳米放大与芯片嵌入技术构建可维持中和电流的半导体器件。集成纳米电路用于硅芯片缩小处理器尺寸。中期有望成功的路径包括:快速单磁通子量子(RSFQ)逻辑、单电子晶体管。
显示与音频设备
纳米像素化提升显示画质与分辨率至真实感;音频设备频率调制数字化至亿分级信号位。
数据处理与传输
电子、光、光电子元件发展将降低制造成本或提升精度。利用量子点与碳纳米管为主流CMOS技术开发纳米级逻辑与存储元件。光子晶体有望用于纯光学电路,奠定基于光子的未来信息处理基础。分子电子学中,纳米技术可在原子层面组装具新特性电子元件,优势包括潜在高堆积密度。基于量子力学效应、新架构、DNA计算新生化计算概念,可实现更小、更快、更优组件。“量子幻影”效应或可实现无法布线的未来纳米电路内数据传输。
未来纳米技术领域
纳米技术是下一场工业革命,电信行业将被彻底变革。纳米技术已革命化电信、计算、网络产业。新兴创新技术包括:
- 具新颖光学、电学、磁学性质的纳米材料
- 更快更小的非硅基芯片组、存储器、处理器
- 基于量子计算的新科学计算机
- 先进显微镜与制造系统
- 更快更小的电信交换机,含光开关
- 基于等离子体效应等量子现象的高速传输现象
- 纳米级MEMS:微机电系统
纳米材料
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