可编程纳米处理器 更新时间：2011-05-27 12:50

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世界上首块可编程的纳米处理器由美国哈佛大学和麦特公司(Mitre Corp)科学家携手研发。该纳米线路不仅能够进行电子编程，还能实现一些较基本的计算和逻辑推理功能，朝着复杂的用人工合成纳米元件组装计算机线路迈出了关键一步。

可编程纳米处理器的内部结构

• 该芯片包含多个“瓦片”式的模块，每个模块包含496个可编程，全部由10纳米厚度的锗纳米线构成。此次研究展示的成果就是用这些“瓦片”设计、搭建和使用可编程芯片，其可复制性、可扩展性与传统的半导体制造方式截然不同。

可编程纳米处理器的技术设计及特点

• 研究人员利用最新技术设计并合成出全新纳米线组件，这些纳米线组件展示出了构建功能性电子线路所需的可重复性，而且完全可以升级，这就使得组装更大型、功能更强大的纳米处理器成为可能。他们同时还证明，这些超薄纳米可以采用电学方法进行编程，让其执行大量基本运算和逻辑功能。

  此类纳米处理器的一大特色即低功耗和非易失性，一旦纳米线晶体管经过编程，不需要施加任何电压就可保持信息的存储。未来，这种简单、低功耗、专用型的纳米控制器可用于微型嵌入式系统、生物医药设备等。

  不过，这样的新概念纳米处理器短期内还很难与传统半导体制造技术相竞争。该原型芯片单个晶体管的面积为1.9平方微米，是32nm CMOS技术制造芯片单个晶体管0.09平方微米面积的20倍以上。

可编程纳米处理器的意义

• 这款原型处理器代表着用合成纳米级元件组装复杂计算电路上重大突破。同时，该处理器还拥有可编程特性，可以实现加减乘除以及锁存等基本数学逻辑运算。哈佛大学负责该项目的首席科学家Charles M. Lieber表示，这项工作代表着自下而上方式制造电路技术在复杂性和功能上的一次飞跃，证明了这种与目前商用处理器制造方式截然不同的方法，未来可以用于有效的制造纳米处理器以及其他集成系统。

  过去的10年到15年内，科学家们一直在研究纳米线、碳纳米管以及其他纳米结构，并几乎组装出了所有设备，但由于单个纳米结构性能的多样性这一重大局限，最基本电路一直无法研制成功。现在，这个最新研究完全克服了这一局限，采用自下而上的方式构建出最基本电路。

  另外，该纳米处理器中的电路在操作时耗能极少。由于纳米线组件中包含的晶体管是“永久性的”，与传统微型计算机电路中的晶体管不同，一旦该纳米线晶体管被编程，它们不需要任何额外的电能来保存其记忆。

  麦特公司资深科学家詹姆士·埃伦博根表示，50多年前物理学家理查德·费曼提出了纳米计算机的概念，新纳米处理器的研制成功是实现这一概念的重要里程碑。