stringtranslate.com

Помимо КМОП

Beyond CMOS относится к возможным будущим цифровым логическим технологиям, выходящим за пределы масштабируемости технологии CMOS . [1] [2] [3] [4] что ограничивает плотность и скорость устройств из-за эффектов нагрева. [5]

Beyond CMOS — название одной из 7 фокус-групп в ITRS 2.0 (2013) и в его преемнике — Международной дорожной карте для устройств и систем .

Масштабирование тактовой частоты процессора

Процессоры, использующие КМОП, выпускались с 1986 года (например, 12 МГц Intel 80386 ). Поскольку размеры транзисторов КМОП уменьшались, тактовая частота также увеличивалась. Примерно с 2004 года тактовая частота ЦП КМОП стабилизировалась на уровне около 3,5 ГГц.

График повышения эффективности, возможного при «большем Муре» (т.е. дальнейшем улучшении текущей технологии) и «За пределами КМОП» (т.е. смене парадигмы в технологии). Из Международной дорожной карты для устройств и систем [6]

Размеры устройств КМОП продолжают уменьшаться – см. модель оптимизации процесса–архитектуры Intel (и более старую модель тик-так ) и ITRS :

Пока не ясно, будут ли КМОП-транзисторы работать ниже 3 нм. [4] См. 3 нм .

Сравнение технологий

Около 2010 года Инициатива по исследованиям в области наноэлектроники (NRI) изучала различные схемы в различных технологиях. [2]

Никонов провел (теоретический) сравнительный анализ многих технологий в 2012 году [2] и обновил его в 2014 году. [8] Сравнительный анализ 2014 года включал 11 электронных, 8 спинтронных , 3 орбитронных, 2 сегнетоэлектрических и 1 стрейнтронную технологию. [8]

Отчет ITRS 2.0 за 2015 год включал подробную главу « За пределами КМОП» [9] , посвященную оперативной памяти и логическим вентилям.

Некоторые области исследования

Сверхпроводящие вычисления и RSFQ

Сверхпроводящие вычисления включают несколько технологий, выходящих за рамки КМОП, которые используют сверхпроводящие устройства, а именно переходы Джозефсона , для обработки электронных сигналов и вычислений. Один из вариантов, называемый быстрой однопоточной квантовой логикой (RSFQ), был признан многообещающим Агентством национальной безопасности в обзоре технологий 2005 года, несмотря на тот недостаток, что доступные сверхпроводники требуют криогенных температур. Более энергоэффективные варианты сверхпроводящей логики разрабатываются с 2005 года и рассматриваются для использования в крупномасштабных вычислениях. [12] [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Расширяя путь за пределы CMOS. Hutchby 2002" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2022-12-06 . Получено 2023-04-16 .
  2. ^ abc Никонов, Дмитрий Э.; Янг, Ян А. (сентябрь 2012 г.). «Обзор устройств, выходящих за рамки КМОП, и единая методология их сравнительного анализа». arXiv : 1302.0244 [cond-mat.mes-hall].
  3. ^ Бернстайн и др. (2011). «Перспективы устройств и архитектуры для коммутаторов Beyond CMOS». Архивировано из оригинала 2015-02-22 . Получено 2015-02-22 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  4. ^ ab "Обзор передовых и более поздних технологий КМОП-транзисторов для проектирования радиочастотных схем. Carta 2011" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-02-23 . Получено 2015-02-23 .
  5. ^ Фрэнк, DJ (март 2002 г.). «Ограничения масштабирования КМОП с ограничением мощности». IBM Journal of Research and Development . 46 (2.3): 235–244. CiteSeerX 10.1.1.84.4043 . doi :10.1147/rd.462.0235. 
  6. ^ "Beyond CMOS" (PDF) . Международная дорожная карта для устройств и систем (ред. 2017 г.). IEEE. 2018. Архивировано (PDF) из оригинала 2018-07-03 . Получено 2018-07-03 .
  7. ^ "Samsung обещает начать производство 10-нм чипов в 2016 году". 23 мая 2015 г. Архивировано из оригинала 16 июля 2015 г. Получено 16 июля 2015 г.
  8. ^ ab Никонов; Янг (2015). «Бенчмаркинг за пределами КМОП-исследований – Устройства для логических интегральных схем». Журнал IEEE по исследованию твердотельных вычислительных устройств и схем . 1 : 3–11. Bibcode :2015IJESS...1....3N. doi : 10.1109/JXCDC.2015.2418033 .
  9. ^ Beyond CMOS (PDF) . International Technology Roadmap for Semiconductors 2.0 (ред. 2015 г.). Архивировано (PDF) из оригинала 2023-04-16 . Получено 2017-06-16 .
  10. ^ Манипатруни, Сасикант; Никонов, Дмитрий Э.; Линь, Чиа-Чин; Госави, Танай А.; Лю, Хуйчу; Прасад, Бхагвати; Хуан, Йен-Лин; Бонтурим, Эвертон; Рамеш, Рамамурти; Янг, Ян А. (2018-12-03). «Масштабируемая энергоэффективная магнитоэлектрическая спин-орбитальная логика». Nature . 565 (7737): 35–42. doi :10.1038/s41586-018-0770-2. ISSN  0028-0836. PMID  30510160. S2CID  256769872.
  11. ^ Seabaugh (сентябрь 2013 г.). «Туннельный транзистор». IEEE Spectrum . 50 (10). IEEE: 35–62. doi :10.1109/MSPEC.2013.6607013. S2CID  2729197. Архивировано из оригинала 29.06.2021 . Получено 16.04.2023 .
  12. ^ Холмс, Д.С.; Риппл, А.Л.; Манхеймер, М.А. (июнь 2013 г.). «Энергоэффективные сверхпроводящие вычисления — бюджеты и требования к мощности». IEEE Trans. Appl. Supercond . 23 (3). 1701610. Bibcode : 2013ITAS...2301610H. doi : 10.1109/TASC.2013.2244634. S2CID  20374012. Архивировано из оригинала 10.10.2022 . Получено 16.04.2023 .
  13. ^ Холмс, Д.С.; Кадин, А.М.; Джонсон, М.В. (декабрь 2015 г.). «Сверхпроводящие вычисления в крупномасштабных гибридных системах». Computer . 48 (12): 34–42. doi :10.1109/MC.2015.375. S2CID  26578755. Архивировано из оригинала 25.12.2022 . Получено 16.04.2023 .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки