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不論是過去、現在還是未來，系統需求的增長都推動著硅半導體技術的發展。過去的40年中，如摩爾定律[1]所描述，晶體管在CMOS Scaling理論[2]的引導下，密度和性能方面持續化和系統化增長，從而成為硅半導體技術進步中的一個極為成功的工藝技術。當半導體行業演進到45納米節點或更小尺寸的時候，硅CMOS器件的Scaling將引發巨大的技術挑戰。其中兩大挑戰是不斷增長的靜態功耗和不斷增長的器件特性的不一致性（variability）。這些問題來源于CMOS工藝快要到達原子理論和量子力學所決定的物理極限。它們常常被作為摩爾定律將被“打破”或是CMOS Scaling行將終止的論據。為了解決這些挑戰，業界提出了以下3種主要方法：通過材料和器件架構的創新來擴展硅的Scaling；通過由硅通孔組成的三維結構來提高集成度和使用芯片堆疊技術增強功能和并行性；探究后硅時代CMOS的創新，這涵蓋基于迥然不同的物理規律、新材料和新工藝的全新納米器件，比如自旋電子學、碳納米管、納米線纜和分子結構。
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