色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
电子发烧友
开通电子发烧友VIP会员 尊享10大特权
海量资料免费下载
精品直播免费看
优质内容免费畅学
课程9折专享价
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

摩爾定律延續的希望來了!打開“超級芯片”大門,現有晶體管或被新材料取代

DPVg_AI_era ? 來源:lq ? 2018-12-06 09:31 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

Nature重磅文章,英特爾和加州大學伯克利分校的研究人員正在研究超級芯片,新的材料有望取代目前的晶體管,將芯片元件尺寸縮小五分之一,功耗降低90%,為摩爾定律再續一命。

摩爾定律延續的希望來了!

Nature發布的最新論文顯示,英特爾和加州大學伯克利分校的研究人員正在研究超級芯片,已經在“自旋電子學”領域取得突破進展。

目前,摩爾定律為“半導體芯片中可容納的元器件數目,約18個月增加一倍”,其中的“元器件”主要為CMOS晶體管,目前主流看法是在5nm節點后晶體管將逼近物理極限,導致摩爾定律終結。

研究人員用“自旋電子學”技術可以讓現在常見的芯片元件尺寸縮小到五分之一,并降低能耗超過90%,一旦商業成功,有望研發出“超級芯片”,為摩爾定律“續命”。

打開“超級芯片”大門,現有晶體管或被新材料取代

70年前發明的晶體管技術,現在已經廣泛應用在從手機、電器、汽車和超級計算機等各個領域。晶體管在半導體內部周圍移動電子并將它們存儲為二進制信息0和1。

自20世紀80年代初以來,大多數電子產品都依賴于CMOS晶體管的使用。然而,CMOS操作的原理涉及由絕緣柵極控制的可開關半導體電導率,這在很大程度上是不變的,即使晶體管能被縮小到10納米的尺寸。

Nature發表的英特爾和加州大學伯克利分校的研究:超出CMOS的可伸縮邏輯技術,能夠提高馮?諾伊曼架構的效率和性能,并在人工智能等新興計算領域實現增長。

具體而言,研究人員提出一種可伸縮的自旋電子邏輯器件“MESO器件”,它通過自旋軌道轉導和磁電開關來工作。該裝置采用先進的量子材料,特別是相關氧化物和物質拓撲狀態,進行集體開關和檢測。

MESO基于由鉍、鐵和氧(BiFeO 3)組成的多鐵材料組成,既有磁性又有鐵電性。這種材料的關鍵性優勢在于這兩種狀態是相互聯系或耦合的,因此改變一種狀態會影響另一種狀態。通過控制電場的變化與翻轉,就可以改變磁場狀態,這對MESO的誕生至關重要。

基于磁電和自旋軌道材料,MESO由原來CMOS中的二進制數表示方式變成了多鐵材料的磁自旋的高、低態。

圖1:MESO邏輯轉導和設備操作

鉍鐵氧化物多鐵材料的單晶體結構。鉍原子(藍色)在立方體的每個面上與氧原子(黃色)形成立方晶格,鐵原子(灰色)位于中心。稍微偏離中心的鐵與氧相互作用形成電偶極子(P),與原子(M)的磁自旋耦合。電場(E)的翻轉也會造成磁矩翻轉。該材料中原子的共同磁自旋對二進制信息0和1進行編碼,并實現信息存儲和邏輯運算。

與CMOS技術相比,MESO具有更優越的轉換能量(10到30倍),更低的開關電壓(5倍)和增強的邏輯密度(5倍)。此外,它的非易失性可實現超低待機功耗,這對現代計算至關重要。這表明,自旋電子邏輯技術可以實現多代計算的發展。

MESO的邏輯運算速度比CMOS高五倍,延續了摩爾定律中對單位面積計算的進步趨勢。

在“自旋電子學”技術下,MESO有望在未來取代目前廣泛使用的CMOS晶體管,“超級芯片”將誕生,可以說,MESO有望為摩爾定律“再續一波”。

未來十年或將應用,來自中國半導體的壓力也是研發動力

MESO器件的材料最初由加州大學伯克利分校材料科學與工程和物理學教授Ramamoorthy Ramesh于2001年發現,他同時也是這篇論文的資深作者之一。

Ramamoorthy Ramesh認為,未來,全球計算市場有兩大趨勢迫切需要更節能的計算機。一個是物聯網,一個是AI

物聯網意味著每個建筑物、每輛汽車都將完全配備微電子,萬物互聯。雖然這個市場的確切規模正在爭論中,但人們一致認為它正在迅速發展。

人工智能/機器學習雖然處于初期階段,但未來將在各種技術領域中得到應用。然而,這些應用目前受到存儲器的限制以及計算效率的限制。因此,我們需要更強大的芯片,消耗更低的能量。在這些新興應用的推動下,微電子市場有可能呈指數級增長。

Ramamoorthy Ramesh還提到,國際上的競爭也是研發下一代半導體技術的動力。目前,中國已投入數千億美元用于建設晶圓廠,這在以前只有美國公司才能制造它們。兩年來,世界上最快的計算機都是在中國制造的,所以這對美國來說是一個戰略問題。

據美國能源部預計,隨著計算機芯片產業在未來幾十年內擴大到數萬億美元的規模,計算機消耗的能量占比將從目前全美總能耗的3%飆升至20%,幾乎與今天的交通運輸總能耗相當。

在論文中,研究人員稱,他們已將多鐵材料的磁電控制開關所需的電壓從3伏降低到0.5伏,并預測未來應該可以降到0.1伏左右:這僅相當于目前廣泛使用的CMOS管的五分之一到十分之一。低電壓就意味著低能耗:使用MESO器件表示二進制數所需的總能量僅相當于CMOS所需能量的十分之一到三十分之一。

不過,MESO器件還有很多路要走。Ramamoorthy Ramesh給了個時間表:這將需要十年。

CMOS集成電路2024年走到盡頭?大家紛紛為摩爾定律續命

十年是否太長?實際上業界已經非常焦慮了。

有關摩爾定律即將乃至已經終結的論調最近幾年來愈發“深入人心”,好比英偉達CEO黃仁勛,在不久前的GTC蘇州直接說“摩爾定律已經完結”。

但是,業界對于延長摩爾定律實際上從來都沒有死過心。

IRDS(International Roadmap for Devices and Systems)是IEEE設立的一個組織,從1965年開始,每年都會發布一份半導體領域技術路線圖,之前叫做ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors)路線圖,2016年更名為IRDS,從而全面地反應各種系統級新技術。

2017年,IRDS發布的路線圖引發了軒然大波,因為它預測傳統CMOS集成電路到2024年——距今僅僅6年后——就將走到盡頭。

從IRDS路線圖中可以看到,從2024年開始,雖然半導體工藝還還會有2.5nm、1.5nm線寬之分,但注意紅框部分,這幾種新工藝的柵極距等指標是沒有變化的,也就是說晶體管并不會縮小,在5nm節點后就不會變了。換句話說,傳統CMOS電路將在2024年走到盡頭。

但是,CMOS電路在2024年“碰壁”,并不代表半導體技術就將停止發展。

IRDS白皮書中指出了新的發展方向,包括采用新的半導體材料和制造工藝縮小晶體管特征尺寸(也即所謂的“More Moore”),使用3D堆疊等創新的系統集成技術(More than Moore),以及Beyond CMOS——使用CMOS以外的新器件提升集成電路性能。

簡單說,Beyond CMOS的主要思路就是制造“新型開關”來處理信息,這類器件的特性包括但不限于:高的功能密度、更高的性能提升、更低的能耗、足夠穩定、成本適宜,能夠進行大規模制造。

Beyond CMOS是當前學界和產業界的研究熱點之一,目前大力探索中的方案就不下十幾種,而英特爾在這方面自當是不遺余力。

英特爾在Beyond CMOS上有多條路(下圖),其中MESO是最近獲得突破的方案。

英特爾認為,與現有的CMOS解決方案相比,MESO器件可以將電壓需求降低5倍,特定情況下能將能耗降低10-30倍。

最核心的一點,MESO是在室溫條件下使用量子材料,相比當前采用專用芯片(DSA)等架構創新方案的前進,從CMOS到MESO的路徑如果能得以實現,將是一個質的飛躍。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 摩爾定律
    +關注

    關注

    4

    文章

    640

    瀏覽量

    79949
  • 晶體管
    +關注

    關注

    77

    文章

    10027

    瀏覽量

    142028
  • 新材料
    +關注

    關注

    8

    文章

    405

    瀏覽量

    21744

原文標題:【Nature重磅】“超級芯片”或在十年內誕生,摩爾定律再續一命!

文章出處:【微信號:AI_era,微信公眾號:新智元】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 0人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關推薦
    熱點推薦

    東京大學開發氧化銦(InGaOx)新型晶體管延續摩爾定律提供新思路

    據報道,東京大學的研究團隊近日成功開發出一種基于摻鎵氧化銦(InGaOx)晶體材料的新型晶體管。這一創新在微電子技術領域引起了廣泛關注,標志著微電子器件性能提升的重要突破。該研究團隊的環繞式金屬
    的頭像 發表于 07-02 09:52 ?411次閱讀
    東京大學開發氧化銦(InGaOx)新型<b class='flag-5'>晶體管</b>,<b class='flag-5'>延續</b><b class='flag-5'>摩爾定律</b>提供新思路

    下一代高速芯片晶體管解制造問題解決了!

    。在這種結構中,n型晶體管(nFET)和p型晶體管(pFET)集成在同一結構中,但由絕緣壁(如氧化物氮化物)隔開。這種設計允許nFET和pFET之間的間距進一步縮小,從而減少標準單
    發表于 06-20 10:40

    鰭式場效應晶體管的原理和優勢

    自半導體晶體管問世以來,集成電路技術便在摩爾定律的指引下迅猛發展。摩爾定律預言,單位面積上的晶體管數量每兩年翻一番,而這一進步在過去幾十年里得到了充分驗證。
    的頭像 發表于 06-03 18:24 ?531次閱讀
    鰭式場效應<b class='flag-5'>晶體管</b>的原理和優勢

    低功耗熱發射極晶體管的工作原理與制備方法

    集成電路是現代信息技術的基石,而晶體管則是集成電路的基本單元。沿著摩爾定律發展,現代集成電路的集成度不斷提升,目前單個芯片上已經可以集成數百億個晶體管
    的頭像 發表于 05-22 16:06 ?419次閱讀
    低功耗熱發射極<b class='flag-5'>晶體管</b>的工作原理與制備方法

    跨越摩爾定律,新思科技掩膜方案憑何改寫3nm以下芯片游戲規則

    電子發燒友網報道(文/黃山明)在半導體行業邁向3nm及以下節點的今天,光刻工藝的精度與效率已成為決定芯片性能與成本的核心要素。光刻掩模作為光刻技術的“底片”,其設計質量直接決定了晶體管結構的精準度
    的頭像 發表于 05-16 09:36 ?4834次閱讀
    跨越<b class='flag-5'>摩爾定律</b>,新思科技掩膜方案憑何改寫3nm以下<b class='flag-5'>芯片</b>游戲規則

    電力電子中的“摩爾定律”(1)

    創始人之一的戈登·摩爾(GordonMoore)在《電子器件會議記錄》中提出,集成電路芯片上所能容納的晶體管數量每隔大約18至24個月會翻倍,同時成本也會相應下降
    的頭像 發表于 05-10 08:32 ?288次閱讀
    電力電子中的“<b class='flag-5'>摩爾定律</b>”(1)

    玻璃基板在芯片封裝中的應用

    上升,摩爾定律延續面臨巨大挑戰。例如,從22納米工藝制程開始,每一代技術的設計成本增加均超過50%,3納米工藝的總設計成本更是高達15億美元。此外,晶體管成本縮放規律在28納米制程后已經停滯。
    的頭像 發表于 04-23 11:53 ?955次閱讀
    玻璃基板在<b class='flag-5'>芯片</b>封裝中的應用

    混合鍵合中的銅連接:摩爾定律救星

    將兩塊多塊芯片疊放在同一個封裝中。這使芯片制造商能夠增加處理器和內存中的晶體管數量,雖然晶體管的縮小速度已普遍放緩,但這曾推動
    的頭像 發表于 02-09 09:21 ?653次閱讀
    混合鍵合中的銅連接:<b class='flag-5'>或</b>成<b class='flag-5'>摩爾定律</b>救星

    互補場效應晶體管的結構和作用

    , Gate-all-Around)全環繞柵極晶體管(GAAFET)等先進結構,在減少漏電、降低功耗方面雖然取得了顯著成就,但進一步微縮的挑戰日益顯現。為了延續摩爾定律的發展趨勢,并滿足未來高性能計算的需求,業界正積極研發下一代
    的頭像 發表于 01-24 10:03 ?3244次閱讀
    互補場效應<b class='flag-5'>晶體管</b>的結構和作用

    石墨烯互連技術:延續摩爾定律的新希望

    半導體行業長期秉持的摩爾定律(該定律規定芯片上的晶體管密度大約每兩年應翻一番)越來越難以維持。縮小晶體管及其間互連的能力正遭遇一些基本的物理
    的頭像 發表于 01-09 11:34 ?619次閱讀

    摩爾定律是什么 影響了我們哪些方面

    摩爾定律是由英特爾公司創始人戈登·摩爾提出的,它揭示了集成電路上可容納的晶體管數量大約每18-24個月增加一倍的趨勢。該定律不僅推動了計算機硬件的快速發展,也對多個領域產生了深遠影響。
    的頭像 發表于 01-07 18:31 ?1479次閱讀

    短溝道二維晶體管中的摻雜誘導輔助隧穿效應

    短溝道效應嚴重制約了硅基晶體管尺寸的進一步縮小,限制了其在先進節點集成電路中的應用。開發新材料和新技術對于維系摩爾定律延續具有重要意義。
    的頭像 發表于 12-06 11:02 ?1100次閱讀
    短溝道二維<b class='flag-5'>晶體管</b>中的摻雜誘導輔助隧穿效應

    摩爾定律時代,提升集成芯片系統化能力的有效途徑有哪些?

    電子發燒友網報道(文/吳子鵬)當前,終端市場需求呈現多元化、智能化的發展趨勢,芯片制造則已經進入后摩爾定律時代,這就導致先進的工藝制程雖仍然是芯片性能提升的重要手段,但效果已經不如從前,先進封裝
    的頭像 發表于 12-03 00:13 ?3206次閱讀

    晶體管的主要材料有哪些

    晶體管的主要材料是半導體材料,這些材料在導電性能上介于導體和絕緣體之間,具有獨特的電子結構和性質,使得晶體管能夠實現對電流的有效控制。以下將
    的頭像 發表于 08-15 11:32 ?3359次閱讀
    主站蜘蛛池模板: 打卡中国各地奋斗第一线 | 色丁香婷婷综合缴情综 | 最近免费中文字幕MV在线视频3 | 精品欧美一区二区三区久久久 | 一本色道久久综合亚洲精品蜜桃冫 | 精品96在线观看影院 | 超大BBWWW| 果冻传媒2021精品在线观看 | 午夜伦理电影在线观免费 | 久久亚洲精品中文字幕 | 色欲人妻无码AV精品一区二区 | 成年人视频在线观看免费 | 久久国产主播福利在线 | 91国偷自产一区二区三区 | 男同志video最新猛男 | 欧美5g影院天天爽天天看 | 99国产在线精品视频 | 色中色论坛网站 | 福利视频一二三在线观看 | 久久久久久免费观看 | 91天堂国产在线 在线播放 | 久久怡红院国产精品 | 免费看国产精品麻豆 | 亚洲无人区码二码三码区别图 | 男人的天堂黄色片 | 国产AV天堂一区二区三区 | 久久综合网久久综合 | 亚洲bt区 | 亚洲欧美一区二区三区四区 | 上原结衣快播 | 2017天天拍天天拍香蕉视频 | 国产在线亚洲精品观看不卡 | 最近的2019中文字幕国语HD | 挺弄抽插喷射HH | 露露的性战k8经典 | 北条麻妃夫の友人196 | 免费国产麻豆传 | 伦理片天堂eeuss影院2o12 | 亚洲精品乱码久久久久久中文字幕 | 爱如潮水3免费观看日本 | 亚洲伦理精品久久 |

    電子發燒友

    中國電子工程師最喜歡的網站

    • 2931785位工程師會員交流學習
    • 獲取您個性化的科技前沿技術信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品