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在構建越來越小的微晶片的競賽中，研究人員十多年來一直在嘗試一種捷徑技術，可以將器件縮小到以前無法實現的尺寸。與使用光刻技術蝕刻半導體來製造電路和處理器（一種受所用光波長限制的自上而下的工藝）不同，自下而上的製造可以透過將奈米級構建塊串聯成功能器件，從而產生更小的處理器。
在 1990 年代末和 2000 年代初取得一系列令人興奮的成果之後，隨著新方法遇到一些根本性的障礙，情況變得平靜了一些。“自那時以來，在使用合成奈米級元件方面，並沒有取得太大的進展，”查爾斯·利伯說，他領導著哈佛大學的奈米技術研究小組。利伯是先驅者之一，他們的工作使奈米電子電路在 2001 年的《科學》雜誌上獲得了“年度突破”榮譽。但是，該領域未能取得超出基本的一次性演示裝置的進展，這使得一些觀察家失去了熱情。利伯說，部分原因是普遍缺乏可重複性，“我在半導體行業共事過的很多人都變得非常懷疑——而且理由很充分。”
利伯和他在哈佛大學以及弗吉尼亞州麥克萊恩市 MITRE 公司的同事們現在開發出一種技術，可能在一定程度上克服了這一障礙。研究人員設計並構建了相對較大的奈米線電晶體陣列，這些陣列充當可程式設計電路，可以串聯成微小的低功耗處理器——這種可擴充套件的方法可能會重新燃起人們對自下而上電路的興趣。該小組在2 月 10 日出版的《自然》雜誌上描述了這一進展。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
研究人員以交叉模式交織半導體奈米線和金屬電極，從而在每個交叉點或節點處產生一個微小的電晶體。單個節點可以在有源電晶體和無源互連之間來回切換，這使得研究人員能夠將 56 個電晶體節點程式設計到一個用於二進位制加法的簡單邏輯電路中，他們說這比其自下而上的前代產品的複雜性高出三倍以上。為了展示該技術的靈活性，利伯和他的同事隨後重新程式設計了相同的電路以執行不同的邏輯運算。而且該原型的功能還不止於此，在一個研究人員稱之為邏輯瓦片的單個裝置上的兩個連結陣列之間分佈著 496 個可配置節點。
至關重要的是，程式設計為形成電路的瓦片具有足夠的電壓增益來驅動另一個瓦片上的電路，因此一個邏輯瓦片的輸出可以成為另一個邏輯瓦片的輸入。互鎖邏輯瓦片將形成一種處理級聯，這將大大提高此類裝置的數字處理能力。
“確實有可能獲得可重複性水平，我們可以開始考慮製造非常複雜的電路，甚至處理器，”利伯說。他在 MITRE 的同事對用於微型機器人應用的微型處理器感興趣，但嵌入式感測器和其他醫療裝置也有許多可能的用途。即使邏輯瓦片在效能上無法與傳統的自上而下的處理器競爭，但在某些領域，緊湊性和低功耗將具有吸引力。
利伯說，在證明了邏輯瓦片概念的有效性之後，下一步是將幾個瓦片連線在一起以形成一個小規模處理器。除此之外，瓦片必須從目前的 960 平方微米大幅縮小尺寸才能找到實際應用。但至少，這一進展可能有助於將研究工作重新導向曾經炙手可熱的領域。“它應該會重新燃起人們對這個領域的興趣——它肯定重新燃起了我的興趣，”利伯說。“我真的認為我們可以繼續推動它向前發展。”