材料金属氧化物半导体场效电晶体（MOSFET）制成的器件可以达到6.3纳米的沟道宽度，而使用新型的碳纳米管作为栅极材料则可以获得几乎1纳米的沟道宽度。集成电路中器件高度密集，因此，其性能在很大程度上受到功耗问题的限制。得益于优化的器件设计，单个互补式金属氧化物半导体（CMOS）的功耗不断在降低，但是由于芯片的特征尺寸不断收缩，单位面积上的晶体管数量越来越多，因此个人电脑的功率耗散仍然以每年大约22%的比例增长。集成电路芯片中包含了大量的电容性负载，它们有的是设计人员有意加入的（如CMOS的栅极-沟道电容