Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wielopoziomowy chip łączący układ logiki i pamięci

jacu007 18 Gru 2014 16:24 2385 1
  • Wielopoziomowy chip łączący układ logiki i pamięciPrzez dekady, mantrą dla elektroniki były słowa: mniejsze, szybsze i tańsze. Dzięki pracy naukowców z Uniwersytetu Stanforda, będzie można dodać do tego jeszcze jedno: „wyższe”.

    Na konferencji w San Francisco, zespół amerykańskich naukowców przekazał, w jaki sposób budując piętrowy chip, można wielokrotnie zwiększyć wydajność układów logicznych i pamięci masowych w stosunku do dzisiejszych technologii, w których te dwa elementy połączone są magistralą.

    Tego rodzaju połączenia układów, można porównać do zatłoczonych miast, w których chipy logiczne przetwarzają dane a pamięć je przechowuje. Kiedy jednak komputer zaczyna być naprawdę zajęty, połączenie to staje się zatłoczone.
    Podejście naukowców z Uniwersytetu Stanforda, zakłada likwidację tego rodzaju ograniczeń poprzez budowę chipu o wysokiej, szybkiej komunikacji pomiędzy pamięcią a logiką, gdzie warstwa pamięci zbudowana jest na szczycie układu logiki. W tego rodzaju konstrukcji, tysiące, nanoskalowych „wind” wymienia dane pomiędzy tymi warstwami, szybciej niż tradycyjnie, zużywając przy tym mniej energii.

    Stworzenie tego rodzaju chipu wymagało zmiany podejścia do technologii konstrukcji. Po pierwsze, konieczne było stworzenie innej niż dotychczas konstrukcji samych tranzystorów. Drugą rzeczą była konstrukcja nowych pamięci, które będą się nadawały do tworzenia konstrukcji warstwowych. Trzecia rzecz to budowa układów logicznych i pamięci w odejściu od modelu bazującego na wymianie danych poprzez stosy.

    Jeżeli chodzi o same tranzystory, problemem jest ciepło wydzielane przez tego rodzaju elementy, spowodowane prądami upływu. Naukowcy rozwiązali ten problem poprzez konstrukcję nowych tranzystorów z nanorurek węglowych CNT, w których łatwiej jest uzyskać mniejsze upływności. Stworzony przez amerykańskich naukowców tranzystor ma prawdopodobnie najwyższą wydajność spośród stworzonych dotychczas układów CNT. Udało się tego dokonać poprzez największe jak do tej pory zagęszczenie samych nanorurek na powierzchni chipu.

    Przy tworzeniu nowych tranzystorów, pracę rozpoczęli od tradycyjnego wytworzenia nanorurek na kwarcowym podłożu a następnie zastosowali pewien trik. Stworzyli oni pewien rodzaj cienkiej metalowej powłoki, która pracuje w tym przypadku jak taśma klejąca. Za jej pomocą naukowcy oderwali wytworzony na kwarcu zespól nanorurek i przenieśli go na podłoże krzemowe.

    W taki sposób wafel krzemowy dał podstawę do budowy „wieżowego” chipu. Proces został powtórzony 13 razy, co umożliwiło skonstruowanie układu o najwyższej jak dotąd gęstości upakowania nanorurek węglowych CNT.

    Kolejnym krokiem była konstrukcja pamięci. W odróżnieniu od tych tworzonych dziś, pamięci skonstruowane przez naukowców Uniwersytetu Stanforda nie są tworzone z krzemu. W zamian tego wykorzystano azotek tytanu, tlenek hafnu i platynę. Przyłożenie napięcia do tej konstrukcji metal/tlenek/metal powoduje powstanie rezystancji uniemożliwiającej przepływ prądu. Zdjęcie napięcia powoduje natomiast spadek rezystancji i przywrócenie przepływu. Sposób, w jaki pracuje pamięć tłumaczy jej nazwa RRAM (resistive random access memory). Nowy rodzaj pamięci zużywa mniej prądu niż tradycyjne pamięci, dzięki czemu jej konstrukcja będzie wpływała na wydłużenie czasu działania urządzeń zasilanych bateriami. Co ważne pamięci RRAM mogą być wytwarzane w niższej temperaturze niż pamięci krzemowe.

    Na konferencji przedstawiono również konstrukcję opisywanego czteropoziomowego chipu. Dzięki niskotemperaturowemu procesowi technologicznemu RRAM i układów z CNT, udało się wytworzyć poszczególne warstwy pamięci bezpośrednio na układach logicznych. Dodatkowo podczas wykonywania każdej z warstw, tworzono także układy połączeniowe z warstwami znajdującymi się poniżej. Dotychczas nie było to możliwe przy tradycyjnych technologiach krzemowych ze względu na temperaturę wytwarzania warstw krzemowych (1000°C), która powodowała niszczenie niższych warstw.

    Choć badania są wciąż na początkowym stadium zaawansowania, można powiedzieć, że już przyniosły sukces w postaci prototypowego układu dającego nadzieję na konstrukcje w przyszłości komercyjnego układu 3D.

    Źródło:
    http://phys.org/news/2014-12-combine-logic-me...e=menu&utm_medium=link&utm_campaign=item-menu

  Szukaj w 5mln produktów