内容简介

本书概述现代CMOS晶体管的技术发展，提出新的设计方法来改善晶体管性能存在的局限性。本书共四部分。一部分回顾了芯片设计的注意事项并且基准化了许多替代性的开关器件，重点论述了具有更陡峭亚阈值摆幅的器件。第二部分涵盖了利用量子力学隧道效应作为开关原理来实现更陡峭亚阈值摆幅的各种器件设计。第三部分涵盖了利用替代方法实现更高效开关性能的器件。第四部分涵盖了利用磁效应或电子自旋携带信息的器件。本书适合作为电子信息类专业与工程等专业的教材，也可作为相关专业人士的参考书。

目       录

Contents目　录 译者序 前言 第一部分　CMOS电路和工艺限制 第1章　CMOS数字电路的能效限制2 　1.1　概述2 　1.2　数字电路中的能量性能折中3 　1.3　能效设计技术6 　1.4　能量限制和总结8 　参考文献9 第2章　先导工艺晶体管等比例缩放：特大规模领域可替代器件结构10 　2.1　引言10 　2.2　可替代器件结构10 　2.3　总结22 　参考文献23 第3章　基准化特大规模领域可替代器件结构30 　3.1　引言30 　3.2　可替代器件等比例缩放潜力30 　3.3　可比器件的缩放潜力33 　3.4　评价指标35 　3.5　基准测试结果37 　3.6　总结38 　参考文献39 第4章　带负电容的扩展CMOS44 　4.1　引言44 　4.2　直观展示45 　4.3　理论体系47 　4.4　实验工作51 　4.5　负电容晶体管54 　4.6　总结56 　致谢57 　参考文献57 第二部分　隧道器件 第5章　设计低压高电流隧穿晶体管62 　5.1　引言62 　5.2　隧穿势垒厚度调制陡峭度63 　5.3　能量滤波切换机制65 　5.4　测量电子输运带边陡度66 　5.5　空间非均匀性校正68 　5.6　pn结维度68 　5.7　建立一个完整的隧穿场效应晶体管80 　5.8　栅极效率最大化84 　5.9　避免其他的设计问题88 　5.10　总结88 　致谢89 　参考文献89 第6章　隧道晶体管92 　6.1　引言92 　6.2　隧道晶体管概述93 　6.3　材料与掺杂的折中95 　6.4　几何尺寸因素和栅极静电99 　6.5　非理想性103 　6.6　实验结果106 　6.7　总结108 　致谢108 　参考文献108 第7章　石墨烯和二维晶体隧道晶体管115 　7.1　什么是低功耗开关115 　7.2　二维晶体材料和器件的概述116 　7.3　碳纳米管和石墨烯纳米带116 　7.4　原子级薄体晶体管124 　7.5　层间隧穿晶体管130 　7.6　内部电荷与电压增益陡峭器件137 　7.7　总结137 　参考文献137 第8章　双层伪自旋场效应晶体管…140 　8.1　引言140 　8.2　概述141 　8.3　基础物理145 　8.4　BiSFET设计和集约模型152 　8.5　BiSFET逻辑电路和仿真结果157 　8.6　工艺161 　8.7　总结162 　致谢163 　参考文献163 第三部分　可替代场效应器件 第9章　关于相关氧化物中金属绝缘体转变与相位突变的计算与学习166 　9.1　引言166 　9.2　二氧化钒中的金属绝缘体转变168 　9.3　相变场效应器件172 　9.4　相变两端器件178 　9.5　神经电路181 　9.6　总结182 　参考文献182 第10章　压电晶体管187 　10.1　概述187 　10.2　工作方式188 　10.3　PET材料的物理特性190 　10.4　PET动力学193 　10.5　材料与器件制造200 　10.6　性能评价203 　10.7　讨论205 　致谢206 　参考文献206 第11章　机械开关209 　11.1　引言209 　11.2　继电器结构和操作210 　11.3　继电器工艺技术214 　11.4　数字逻辑用继电器设计优化220 　11.5　继电器组合逻辑电路227 　11.6　继电器等比例缩放展望232 　参考文献234 第四部分　自旋器件 第12章　纳米磁逻辑：从磁有序到磁计算240 　12.1　引言与动机240 　12.2　作为二进制开关单元的单域纳米磁体242 　12.3　耦合纳米磁体特性244 　12.4　工程耦合：逻辑门与级联门246 　12.5　磁有序中的错误248 　12.6　控制磁有序：同步纳米磁体250 　12.7　NML计算系统252 　12.8　垂直磁介质中的纳米磁体逻辑255 　12.9　两个关于电路的案例研究259 　12.10　NML电路建模260 　12.11　展望：NML电路的未来261 　致谢261 　参考文献262 第13章　自旋转矩多数逻辑门逻辑267 　13.1　引言267 　13.2　面内磁化的SMG268 　13.3　仿真模型270 　13.4　面内磁化开关的模式272 　13.5　垂直磁化SMG276 　13.6　垂直磁化开关模式278 　13.7　总结283 　参考文献284 第14章　自旋波相位逻辑286 　14.1　引言286 　14.2　自旋波的计算287 　14.3　实验验证的自旋波元件及器件287 　14.4　相位逻辑器件290 　14.5　自旋波逻辑电路与结构292 　14.6　与CMOS的比较297 　14.7　总结299 　参考文献300 第五部分　关于互连的思考 第15章　互连304 　15.1　引言304 　15.2　互连问题305 　15.3　新兴的电荷器件技术的互连选项307 　15.4　自旋电路中的互连思考312 　15.5　自旋弛豫机制315 　15.6　自旋注入与输运效率318 　15.7　电气互连与半导体自旋电子互连的比较320 　15.8　总结与展望324 　参考文献324

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前言Preface过去四十年以来，作为数字芯片中电子开关的主要类型，CMOS（互补金属氧化物半导体）晶体管持续小..

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