Elementi di elettronica dello stato solido

Negli ultimi 40 anni i progressi nelle tecnologie microelettroniche hanno consentito di raddoppiare il numero di componenti attivi in un circuito integrato ogni due anni scalando, sempre ogni due anni, la dimensione caratteristica dei dispositivi di un fattore dell'ordine di 0.7. Grazie a questo il costo delle funzioni elettroniche (bit nel campo delle memorie, MIPS nei microcalcolatori) è diminuito in modo esponenziale e contemporaneamente si è avuta una crescita del mercato globale dell'elettronica che dal 2000 ha superato il mercato della chimica. Gli alti guadagni hanno consentito alle industrie di semiconduttori di investire molti utili in ricerca tecnologica per spingere ulteriormente la miniaturizzazione. Il loop a reazione positiva ha funzionato perfettamente e molti degli indicatori usualmente impiegati per descrivere la performance del settore seguono la legge di crescita esponenziale prevista nel 1965 da Gordon Moore, uno dei fondatori di INTEL. Il segmento di mercato, prevalentemente digitale, che segue meglio la legge di Moore viene indicato nelle roadmaps dei semiconduttori con l'acronimo MM (more Moore). A fianco di MM si sta sviluppando il segmento di mercato detto MtM (more than Moore) ove il focus della ricerca è principalmente orientato verso l'introduzione nell'integrato di sezioni speciali, non necessariamente miniaturizzate al livello MM, che conferiscano al microsistema funzioni che vanno oltre il calcolo (ad esempio nel sensing, nel biosensing, nell'attuazione, nella fotonica). Il progettista e il ricercatore elettronico sia che lavori in MM che in MtM, per motivi diversi, sempre meno si può accontentare della fisica classica: in MM poiché le dimensioni dei dispositivi sono ormai nanometriche e in questo campo non si possono trattare gli oggetti come palle da biliardo; in MtM perché le funzioni aggiunte al calcolo sono spesso spiegabili, al di là di una mera descrizione fenomenologica, solo con concetti di fisica moderna. E comunque There's plenty of room at the bottom come affermò in uno scritto visionario del 1960 Richard P. Feynman. Incamminiamoci dunque verso il piccolo.