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“一套人马、两块牌子”,复旦科学家发明芯片基础器件全新结构,有望延展摩尔定律

发布时间:2019-07-14 19:02:35   编辑:运动与健康网   阅读次数:

工作精简冗余,“一套人马,两块牌子”是常见的。如果这个想法的芯片器件发展的基础上,将像? 在摩尔定律的预测部件更贴近发展瓶颈的步伐,中国科学家周鹏,复旦大学,张伟团队发明使单个晶体管“一个人做两个人的生活,”新原则的逻辑结构。在新的结构中,可以通过减少50%,不仅使晶体管的区域中,计算出同步存储器也将进一步提高。如果成功产业化,以提高基本芯片的设备将具有意义。27日晚,相关研究成果在“自然纳米技术”在线发表。

随着晶体管的特征尺寸不断缩小,继续提高集成电路的性能。然而,在该装置的超小尺寸,在显著改进的功率硅材料导致的物理极限,很难进一步减少晶体管继续的特征尺寸。通过引入半导体层,根据它们的特性和新的层状晶体管结构的设计,逻辑门晶体管实现可通过一个单一的实测值(与门,或门),以及在现有的结构相同的逻辑门需要两个晶体管。新的晶体管结构大大提高了晶体管的面积利用率,晶体管可以促进特征尺寸继续缩小。

如何做一个人的生活就像两个?

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目前,集成电路已经变得越来越紧密,生产和现代社会的生活在一起,但随着微型晶体管的物理尺寸继续,短沟道效应等的负面影响。从而使泄漏电流是不可避免的,功耗,提高集成度的困难,增加了不确定性,限制了集成电路的发展。

为了解决这些问题,微电子,复旦,周鹏教授,张炜,曾养为球队带来与计算机科学学院蒋吁冈的教授合作,寻找新材料更好的应用在集成电路,解决了如何使用新材料,新的原则和不断延长摩尔定律的新架构挑战,从头电路的逻辑结构,实现原始创新。

“我们工作的核心是使用二硫化钼的原子晶体结构的,使一个新的晶体管。在此基础上,该团队发明的单晶体管的新原理的逻辑结构。新的原则,具有原子液晶材料的新的通用结构。“微电子学,复旦大学,周鹏教授解释。

据报道,具有双栅极逻辑输入端球队兼容硅过程中,能够独立地通过上的“与”和“或”逻辑运算的单个晶体管实现引入了一个双导电路径创新控制。

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“与”和“或”它是基本的逻辑单元配置的计算系统。相比需要经由两个单独的晶体管,以常规的材料系统,它在逻辑门的水平工作,以实现逻辑功能降低的50%的区域中,有效地降低了成本。“以前需要两个独立的晶体管来实现逻辑功能,现在我们只需要一个晶体管,一个人的工作就像两个人住等价,这是变革性的研究工作,一个。“周鹏补充。

研究还发现,虽然逻辑晶体管特性可以被调节层的数量,并提供选项光开关的逻辑功能。周膨解释的,“简单来说,我们可以照亮控制逻辑对应于逻辑由光控开关,例如,可以与光‘或‘逻辑进行照射,我们删除它然后将光被切换到‘和’逻辑。当然,相反的情况也是可能的。“

研究表明在晶体材料中的原子的逻辑结构的通用性,不仅对研究证明硫化钼,可以使用该功能的逻辑结构实现具有在晶体中的原子的性质的其它材料可被调节。

保持计数一个打破现有架构的限制


据报道,由路径积分裂缝阻挡数据传输的瓶颈,突破现有限制系统中的逻辑冯·诺依曼体系结构计算出的新的逻辑体系结构的存储设备电平。存款的罪名,就地储存,周鹏打了个比方,“本来,我们计算和需要存储数据运行两个房间,但现在所有的数据计算和存储在同一个房间来解决。“

在冯·诺依曼架构,计算和存储是分开的。“我们现在有两个相同的房间,房间设计成计算用于存储数据的数据A,B室,通过电子A的手段通过房间到B从房间内的导线的计算之后被发送的数据,这相当于到电线连接走廊两房。“周鹏解释。。随着技术,运算速度更快的数据和更快的发展,而内存的速度和传输速度尚未进行同步升级。在冯·诺依曼体系结构的限制,主要体现在计算速度,存储速度和传送速度不匹配。

“我们假定A室已经挤满了100个数据,但只有几十实时数据可以被发射出去;他们要么一室已经挤满完100份,储藏室B已刚刚数十数据前开始收到,这两者都会对数据的处理带来显著限制。“周鹏补充。

保持计数一个,物理体系结构就地储存突破极限冯诺依曼架构。在此架构中,唯一的“一个房间”就可以实现的计算和存储功能。在“房间”的分层的工作,负责计算所述第一层,第二层是负责存储,两个表层在垂直空间被堆叠形成。周鹏的比喻:“这就像纸堆的两件一起,它们堆放在空间,数据计算和存储相对只筹集到位一些吧。“计算出的当前信道的层可以影响存储层,摆脱传输链路,存储原位。

充分利用本发明的新材料的性能


使用的钢铁制造船舶,使用硅晶体制造的芯片,在所述固有性质的悠久历史的人类使用的材料的改造自然。但是周鹏发现,到目前为止,晶电子设备的工作仍处于原子是老建筑与新材料的模仿,它不能真正起到自然其优异的物理性能。

这是不可能的车辙,在研究过程中开始,从自然材料的优势开始新器件的设计已经成为球队的一个重要起点。最后,它很薄,没有悬挂键硫化钼等表面特性充分,另一种方式来帮助实现创新的集成电路逻辑结构,制定了二维集成电路应用新世界材料。

1965年,英特尔联合创始人戈登·摩尔提出了摩尔定律,组件在集成电路上的手段,可容纳每18-24个月将增加一倍数量,性能也将提高一倍。这个比率是基于过去的计算是增长了10倍每五年增加了每10年100倍。现在可以每年只增长几个百分点,可能是每10年翻一番。

在这个行业的关注,“郈无二时代”,以尽量减少集成电路的成本。如果单 - 晶体管逻辑结构继续推进,施加到大规模生产,将促进集成电路更轻,更快,更小和更低功率的方向发展的消耗,以促进IC行业。“到那时,人们使用手机,电脑等设备可能会更加轻薄,更长的待机时间。“说着周鹏。目前,该团队正在探索如何通过冯诺依曼架构的局限,进一步打破。

研究小组负责人张炜教授说,“现在广泛使用的U盘,在1967年由贝尔实验室提出的原则的第一个设备,是在2000年左右大规模产业化,产业化的道路上,有一个周期,或创新“铸就后期应用,我们期待着这个新的逻辑结构的原则,尽快服务于行业,也有耐心走好实用。“?


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