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下一代芯片技術,新突破

半導體芯科技SiSC ? 來源:半導體行業觀察編譯自s ? 作者:半導體行業觀察編 ? 2024-10-23 14:59 ? 次閱讀

來源:半導體行業觀察編譯自scitechdaily

一項新研究表明,利用“混沌邊緣”可大大簡化電子芯片,混沌邊緣可使長金屬線放大信號并充當超導體,從而減少對單獨放大器的需求并降低功耗。

研究人員發現了“混沌邊緣”如何幫助電子芯片克服信號損失,從而使芯片變得更簡單、更高效。

通過在半穩定材料上使用金屬線,該方法可以使長金屬線像超導體一樣發揮作用并放大信號,通過消除對晶體管放大器的需求并降低功耗,有可能改變芯片設計。

利用混沌邊緣技術革新芯片設計

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腳趾被撞到后,疼痛信號會立即通過幾米長的軸突傳到大腦,這些軸突由高電阻肉質材料組成。這些軸突采用一種稱為“混沌邊緣”或半穩定性的原理,能夠快速準確地傳輸信息

這項研究通過無機材料傳導電流,展示了混沌邊緣在人工系統中的作用。通常,混沌邊緣會放大噪聲。然而,令人驚訝的是,放置在混沌邊緣材料頂部的金屬線不僅傳導了有用信號,還放大了有用信號。這種方法有效地抵消了通常會降低信號完整性的金屬電阻損耗。

現代電子芯片由眾多元件和大量金屬線(稱為互連)組成。這些金屬線會造成嚴重的電阻信號損失,從而嚴重消耗芯片的電量。傳統的解決方案是將這些線分成較短的線段,并加入晶體管來增強和中繼減弱的信號。

這種創新方法無需晶體管放大器,使長金屬線不僅能實現超導體般的零電阻,還能增強小信號。這種進步可以從根本上簡化芯片設計并大大提高效率。

沌邊緣偏置介質上的金屬線可以為時變信號提供有效的負電阻,輸出比輸入更大的信號。放大的能量來自施加到介質上的靜態偏置。圖片來源:Brown, TD, 等人 (reMIND),類似軸突的主動信號傳輸。《自然》(2024 年)。

推進電子產品信號傳輸

由于金屬本身具有電阻,通過金屬導體傳輸的電信號會減弱強度。為了彌補這一缺陷,傳統方法需要反復中斷導體以插入可再生信號的放大器。這種技術已使用了一個多世紀,限制了現代密集互連芯片的設計和性能。相比之下,這項研究引入了一種基于利用半穩定混沌邊緣 (EOC) 的新方法,這是科學家們理論化但之前從未證明過的機制。該機制支持類似于生物軸突中看到的自我放大的主動信號傳輸。

利用混沌的半穩定邊緣實現高效電子設備

通過電接觸鈷酸鑭 (LaCoO 3 )中的自旋交叉,研究人員分離出半穩定的 EOC,并在金屬傳輸線中引發負電阻和信號放大,而無需單獨的放大器,并且溫度和壓力均為正常。Operando 熱圖顯示,用于維持 EOC 的能量并未完全以熱量的形式流失,而是部分被重新定向以放大信號,從而實現持續主動傳輸,并可能徹底改變芯片設計和性能。

參考鏈接

https://scitechdaily.com/next-gen-electronics-breakthrough-harnessing-the-edge-of-chaos-for-high-performance-efficient-microchips/

【近期會議】

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11月28-29日,“第二屆半導體先進封測產業技術創新大會”將再次與各位相見于廈門,秉承“延續去年,創新今年”的思想,仍將由云天半導體與廈門大學聯合主辦,雅時國際商訊承辦,邀您齊聚廈門·海滄融信華邑酒店共探行業發展!誠邀您報名參會:https://w.lwc.cn/s/n6FFne


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審核編輯 黃宇

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