[发明专利]混合尺度电子接口

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路和其他电子装置，特别涉及适合在集成电路或者其他电子装置中密集地互连纳米尺度电子器件与微米尺度电子器件的混合尺度接口。 

背景技术

随着集成电路的制造者和设计者持续无情地减小诸如晶体管和信号线的集成电路特征的尺寸，并且相应地增加特征被制造在集成电路中的密度，对于通过传统光刻技术制造的集成电路，他们开始接近进一步减小特征尺寸的基本物理极限。研究努力在过去的十年中已经转到新的用于制造纳米尺度电子器件的非基于光刻的技术，这种技术允许制造比光刻技术制造的最小特征小得多的特征。在设计和制造纳米尺度电子器件的一种方案中，包括多层平行纳米线的纳米线交叉开关(crossbar)通过自组装或自定向制造，在表面上具有分子尺度宽度。类似网格的纳米线交叉开关提供位于第一层的纳米线和第二层的纳米线之间的接触的最接近的点处的纳米线结的二维阵列，其中第一层的纳米线以第一方向取向，而第二层的纳米线以基本垂直于第一方向的第二方向取向。包括纳米线结物质的少量分子的纳米线结，可以被制作为具有电阻、二极管、晶体管和传统电子电路的其他熟知组件的特性。 

已经在研究和开发环境中制作了很多不同原型纳米尺度电子电路，并且持续的研究努力正在产生丰富多彩的增大尺寸的纳米尺度电子组件和特征，很多种有用的纳米尺度电子组件结构，以及制作纳米尺度电子组件和装置的多种制造方法。然而，实际的商用电子装置需要包括与纳米尺度电子装置和电路接口的大尺度，微米尺度和亚微米尺度的组件和电路。在很多情况下，设计可靠并且成本有效的、微米尺度和亚微米尺度与纳米尺度电子器件之间的接口已经被证明比纳米尺度电子装置的设计和制作更为困难。 

将微米尺度和亚微米尺度电子器件接口到纳米尺度电子器件的一 种方案涉及使用微米尺度到纳米尺度多路信号分离器。图1示出示例多路信号分离器/纳米线-交叉开关结构，其允许输入到微米尺度信号线的地址信号访问纳米线交叉开关内的单个纳米线结。如图1所示，第一多路信号分离器102将小数量的微米尺度地址信号线104互连到纳米线交叉开关108内数量多得多的平行纳米线106。第二多路信号分离器110将第二组微米尺度地址信号线112互连到纳米线交叉开关108内第二组平行纳米线114。不同纳米线结可以被配置为具有特定电子属性，包括晶体管、电阻器、二极管和其他这样的电子组件的属性特征，在图1中由覆盖特定纳米线结的实心圆诸如实心圆116表示。在图1中所示的该示例微米尺度/纳米尺度接口中，输入到多路信号分离器的四条地址线(例如地址线104)可以承载每条地址线上高和低电压或电流二进制信号的2⁴或者16个不同数字模式或地址。多路信号分离器可以将每个不同感知到的地址转换成输出到其连接的纳米线的高和低信号的模式。通常，多路信号分离器输出高或者布尔“1”信号到对应于通过微米尺度地址信号线接收的四比特纳米线地址的单条纳米线，以及低或者布尔“0”信号到其余的未被寻址的纳米线。通过如图1所示布置多路信号分离器，可以通过一对地址单独地寻址纳米线交叉开关内每个纳米线结，其中一个地址在第一组地址信号线104上接收，第二地址在第二组地址信号线112上接收。可以任意地配置纳米线交叉开关来实现大量不同可能电路，这些电路将结果信号输出到所选择的纳米线。图1中的纳米线交叉开关是总体结构的示例，并非意图表示任何特定电路或装置。 

已经开发了基于多路信号分离器的微米尺度/纳米尺度接口的工作原型，并且基于多路信号分离器的微米尺度/纳米尺度接口是一种切实可行且有效的纳米尺度/微米尺度接口技术。然而，通常，由于如图1的示例所示，一次只能寻址仅一个结，在每个时刻每个多路信号分离器寻址单个纳米线代表了很大的带宽压缩。因此基于多路信号分离器的微米尺度/纳米尺度接口可以代表混合尺度微电子装置中显著的带宽瓶颈。基于多路信号分离器的方案可能额外地增加了设计和制造费用、成本和可靠性问题到具有密集地互连的微米尺度和纳米尺度电路和功能模块的混合尺度电子装置。因此，混合尺度电子装置的研究者和开发者继续寻找更可靠、更容易制造的、并且较少带宽压缩的纳米尺度/微米尺度接口以用于混合尺度电子装置。 

发明内容