La “nanofabricación” se refiere a la fabricación de estructuras con tamaños de características medidos en nanómetros, especialmente por debajo de 20 nanómetros de lado. La tecnología actual permite principalmente la nanofabricación solo en un sentido bidimensional. Un subconjunto importante de la nanofabricación actual son las tecnologías que caen dentro del ámbito de la nanolitografía, que básicamente significa “escritura a nanoescala” e implica un resultado bidimensional. En este sentido, incluso la fotolitografía convencional utilizada para fabricar chips de computadora es técnicamente nanofabricación, ya que los tamaños de las características se miden en cientos de nanómetros. Sin embargo, «nanofabricación» tiende a referirse a enfoques más nuevos y de vanguardia.
La fotolitografía convencional, el pilar de la industria de la computación, se puede utilizar para crear características con dimensiones tan pequeñas como 22 nm, aunque esto es muy costoso y actualmente no se considera rentable. Más típicamente, los patrones tienen tamaños de características de aproximadamente 193 nm como límite inferior. Anticipándose a los límites físicos de la fotolitografía, las empresas informáticas han invertido miles de millones de dólares en investigación para técnicas de litografía de próxima generación. Estos incluyen litografía de rayos X (tamaños de características de 15 nm), patrón doble (usando un enfoque de resolución más baja pero modelando la misma superficie dos veces), litografía de escritura directa por haz de electrones (EBDW), litografía ultravioleta extrema, litografía de nanoimpresión, escaneo litografía de sonda (que puede manipular átomos individuales) y nanolitografía de microscopio de fuerza atómica.
Los enfoques más avanzados de la nanofabricación son el autoensamblaje molecular, que se ha demostrado en el laboratorio cientos de veces, o la mecanosíntesis posicional, que se encuentra en las primeras etapas de investigación. Ambos son intentos de llevar la nanofabricación al reino 3D, lo que realmente desbloquearía su poder tecnológico. La nanofabricación rápida en 3D significaría que los fabricantes podrían, teóricamente, construir una amplia gama de estructuras químicamente posibles con precisión nanométrica. Esto podría llevar a motores en órdenes de magnitud más potentes que los actuales, materiales con relaciones de resistencia a peso 100 veces mejores, componentes electrónicos integrados en todo y más. Sin embargo, por ahora, la nanofabricación se usa principalmente para fabricar mejores chips de computadora.