传统微电子制造业的极限挑战
随着芯片性能和功能需求不断增长，微电子制造业正面临着生产线尺寸缩小到纳米级别的极限挑战。1nm工艺代表了目前可实现的最小特征大小，这对于集成电路（IC）设计师、制造商以及相关行业来说，是一个巨大的技术难题。
工艺进步与材料科学的紧密结合
在追求更高性能和更低功耗的同时，必须克服晶体管尺寸减小带来的热管理问题。这种情况下，材料科学研究变得尤为重要，因为新的材料需要能够在极其狭窄的地理空间内保持良好的热导性，同时还要保证稳定性和可靠性。这意味着我们需要创新的合金材料或特殊结构来替代传统金属氧化物基半导体，而这些都将依赖于先进的化学反应控制和精确加工技术。
光刻技术与深紫外光（DUV）的局限
随着工艺节点向下迈进，每个新的节点都会要求更短波长、高精度的一次性的光刻胶来实现更细腻的地图划分。在DUV领域，我们已经接近了理论上可能达到的最短波长限制，但进一步推进仍然面临大量困难，比如成本效益、光刻机维护等问题。此时，一些新兴技术，如扩散相位孔径光学（Diffractive Optical Elements, DOEs）或激光直接写入（Laser Direct Writing, LDW），正在被探索，以解决这一关键瓶颈。
全息显像与量子点应用前景广阔
全息显像是一种利用全息原理进行三维形象捕捉并复制的小型化版样品制作方式，它们可以提供比现有方法更加精准且灵活地生成纳米结构。同样地，量子点由于其独特物理属性，如自发辐射、非线性响应等，也成为了一种潜力无限的手段，可以用来构建出具有特殊功能的小型组件，从而有效绕过传统方法所遇到的尺寸限制。
新一代计算架构与系统集成趋势
虽然从物理层面的角度讲，一旦达到某个基本极限，那么继续推动硬件发展就变得困难，但这并不意味着我们无法再创新。一种可能性是通过软件-硬件协同优化，即通过改善算法和数据处理逻辑，以及采用更多柔韧性的计算架构，使得即使是在资源有限的情况下也能取得较好的性能。此外，全系统集成方案也越来越受到关注，即将各种器件整合到单一芯片中，以此提高通信速度、降低能耗，并促进多领域融合发展。
