211service.com
Jaunā mikroshēmu arhitektūra varētu paplašināt Mūra likumu
Mikroshēmu ražošanas nozarē labākais veids, kā palielināt elektronikas ātrumu un padarīt to lētāku, vienmēr ir bijis mikroshēmas tranzistoru samazināšana, lai radītu vietu vairāk. Bet tagad pētnieki plkst Hewlett-Packard (HP) Labs ir paziņojuši par radikāli atšķirīgu pieeju: dizains, kas mikroshēmā rada vietu astoņas reizes vairāk tranzistoru, vienlaikus izvairoties no nepieciešamības padarīt tranzistorus mazākus.
Šie HP izstrādātie nanomēroga šķērsstieņi varētu radīt pilnīgi jaunu mikroshēmu arhitektūru, kas uzlabotu mikroshēmas veiktspēju, nesaraujoties tranzistoriem. Šķērsstieņi ir jānovieto virs tranzistoriem, aizstājot pašlaik starp tiem esošos vadu savienojumus un atbrīvojot vietu vairākiem tranzistoriem.
Jau ilgu laiku mēs šajā nozarē esam bijuši apsēsti ar domu, ka lielāka jauda [mikroshēma] un zemākas izmaksas ir vienādas ar mazākiem tranzistoriem, un mēs esam ieguldījuši lielāko daļu savu pūļu šajā jomā, saka: Stenlijs Viljamss , HP Labs vecākais līdzstrādnieks un kvantu zinātnes pētījumu direktors. Viljamss saka, ka jaunais pētījums ir pirmais pierādījums tam, ka ir iespējams ievērojami uzlabot integrālās shēmas, nesamazinot tranzistorus.
Kopš 1960. gadiem mikroshēmu komponenti ir pastāvīgi kļuvuši mazāki, ievērojot Mūra likumu: prognozes, ka aptuveni ik pēc diviem gadiem integrālās shēmas dubultosies tranzistora jaudas un ātruma ziņā. Tomēr inženieri zina, ka tranzistora izmērs sasniegs savu fizisko robežu tuvāko desmit gadu laikā. HP jaunais dizains varētu pagarināt Mūra likuma gadiem tālāk, saka Viljamss.
Mūsdienu mikroshēmu arhitektūras problēma ir tā, ka liela daļa silīcija netiek faktiski izmantota tranzistoriem. Tā vietā liela daļa silīcija nekustamo īpašumu ir apdzīvota ar alumīnija vadu starpsavienojumiem, kas ķēdei piegādā strāvu un norādījumus. Lai atbrīvotu vietu vairāk tranzistoru, Viljamss un HP pētnieks Gregs Snaiders izstrādāja mikroshēmu ar vadiem augšpusē, nevis starp tranzistoriem. Pētījums tiks publicēts 24. janvāra numurā Nanotehnoloģijas .
Šis augšējais elektroinstalācijas slānis ir balstīts uz šķērsstieņa struktūru — sava veida nanomēroga stiepļu sietu —, ko HP Labs pētnieki ir izstrādājuši molekulārās atmiņas ierīcēm kopš 1990. gadiem. Viljamss saka, ka katrā tīkla krustojumā ir slēdzis, kas kontrolē elektronu plūsmu uz un no tranzistoru zem tā.
HP darbs seko pētījumiem, ko veica Konstantīns Ļiharevs , fizikas profesors Stony Brook University, Ņujorkā, kurš pirmais ierosināja savienot vadus virs tranzistoriem. Tomēr Likhareva shēma prasīja atomu manipulācijas ar nanovadiem - ražošanas neiespējamību, saka Viljamss. Turpretim, saka Viljamss, HP dizainu var viegli integrēt mikroshēmu ražošanas iekārtā.
Pašlaik HP pētnieki izstrādā laboratorijas prototipu, izmantojot dizainu, un Viljamss paredz, ka tas tiks pabeigts līdz gada beigām. Viņš saka, ka līdz 2010. gadam tehnoloģijai jābūt gatavai ražošanai.
Tehnoloģijas pirmais pielietojums, visticamāk, būs tāda veida mikroshēmā, ko sauc par lauka programmējamo vārtu masīviem (FPGA), kas ir elastīgi programmējami dažādu uzdevumu veikšanai. FPGA parasti izmanto elektronikas un sakaru sistēmu projektēšanas posmos. Tomēr, tiklīdz kļūdas ir novērstas, ražotāji aizstāj FPGA ar ātrākām, lētākām mikroshēmām, ko sauc par lietojumprogrammām specifiskām integrētajām shēmām (ASIC). FPGA izmēra un izmaksu samazināšana un to ātruma palielināšana var mainīt līdzsvaru starp FPGA un ASIC, saka Viljamss.