ОАО ИНТЕГРАЛ


Наука и технологии

Globalfoundries совместно с Imec работает над STT-MRAM


Globalfoundries в сотрудничестве с бельгийской научно-исследовательской лабораторией Imec, занимаются разработкой магниторезистивной памяти, работающей на принципе переноса спинового момента электронов (STT-MRAM).
Как заявили в Imec, технология STT-MRAM является многообещающей альтернативой существующим технологиям памяти с высокой плотностью упаковки, таким как SRAM и DRAM. К основным преимуществам нового продукта можно отнести задержку срабатывания менее 1 нс и масштабируемость техпроцесса ниже 10 нм.
В Imec отметили, что в продвижении технологии STT-MRAM компания Globalfoundries присоединилась к Qualcomm, которая вместе с несколькими поставщиками оборудования обеспечивает необходимыми средствами научные разработки в области STT-MRAM.
По словам Люка ван ден Хова (Luc van den Hove),  президента и исполнительного директора Imec, исследования лаборатории позволяют выстроить цепь создания ценности нового продукта, в которой участвуют фаундри-производители, IDM, fabless- и fablite-компании, фирмы, обеспечивающие корпусирование и сборку, а также поставщики оборудования и материалов.
Источник: Electronics Weekly

Наноэлектроника получила ускорение от NIST и SRC


Инициатива по исследованию нанотехнологий (NRI) вошла в свою вторую фазу – с финансированием 25 млн долл. в течение пяти лет для трех межуниверситетских исследовательских центров — с целью разработки полупроводниковых технологий сверхмалой мощности для пост-кремниевой эры, которая начнется примерно с 2020 г.
Программа NRI – это одна из трех исследовательских программ в SRC (Semiconductor Research Corp, в исследовательском парке Research Triangle Park, США), цель которой – развитие полупроводниковых технологий в следующем десятилетии. Финансировать второй этап NRI будет Национальный Институт Стандартов и Технологий (NIST), который будет предоставлять 2,6 млн долл. в год в течение пяти лет, что сравнимо с 2,4 млн долл. ежегодно от членов SRC – GlobalFoundries, IBM, Intel, Texas Instruments плюс Micron Technology.
NRI будет проводить совместные проекты с Национальным Научным Фондом (NSF), направленные на разработку логических коммутаторов нового поколения в трех региональных исследовательских центрах наноэлектроники, в которых принимают участие 34 университета из 17 штатов. Один из центров – Институт открытий и исследований наноэлектроники (INDEX) при университете в Олбани, работающий с университетом Пердью, университетом Вирджинии, Корнеллским университетом, Технологическим институтом Джорджии и Колумбийским университетом. Второй – Центр устройств на наноферроиках (CNFD) при университете Небраски, работающий с университетом Висконсина, Оклендским университетом, Университетом штата Нью-Йорк в Буффало, Калифорнийским университетом в Ирвайне и университетом Делавера. И третий – Юго-Западная академия наноэлектроники (SWAN) при Техасском университете в Остине, работающий с Техасским университетом в Далласе, Университетом штата Северная Каролина, Сельскохозяйственным и политехническим университетом Техаса, Калифорнийским университетом в Сан-Диего, Стэнфордским и Гарвардским университетами.

Графеновый транзистор, изготовленный из листа углерода толщиной всего в один атом в рамках Национальной инициативы по нанотехнологиям (NNI), спонсированой Национальным центром науки и техники (NSEC) при Колумбийском университете. Источник: Джеймс Ярдли (James Yardley), Наноцентр Колумбийского университета.

Источник: EE Times


Разработан трёхмерный дизайн микросхем


Учёные из Кембриджа совершили прорыв в микроэлектронике, о чём появилась соответствующая заметка на сайте университета. Они создали первую в мире 3d микросхему, в которой данные распространяются во всех трёх измерениях. Поясним. Ранее микросхемы имели плоский дизайн, а для уменьшения площади кристалла, её делали многослойной, или же применяли технологию чип-на-чипе. Разработка о которой идёт речь позволяет сигналу перемещаться по всему объёму микросхемы без ограничений.
Добиться этого удалось благодаря применению спинтроники – сигнал внутри микросхемы передаётся не электронами, а их спиновым состоянием. Внутренняя структура микросхемы-многослойная. Слои кобальта и платины отвечают за хранение данных, а рутений осуществляет передачу сигнала между слоями. Толщина каждого слоя-всего несколько атомов. Доктор Реинноуд Лэвриджсэн (Reinoud Lavrijsen) – один из авторов разработки, сравнил современные процессоры с одноэтажными бунгало, заявив, что теперь можно будет строить "лестницы". Данная технология позволит существенно расширить площадь микросхем, и у неё есть шансы стать промышленным стандартом.

От кремния к углероду: как создавали первый процессор на углеродных нанотрубках


Группа исследователей из Стэнфордского университета впервые создала процессор, в котором вместо кремния применяются углеродные нанотрубки. На его основе был собран стенд с периферией и измерительным оборудованием, работающий как демонстрационный компьютер под управлением специально написанной для него многозадачной операционной системы.



Компьютер на базе процессора из углеродных нанотрубок (фото: theverge.com).
Постоянная работа над уменьшением размеров логических элементов в микросхемах была и до сих пор остаётся главным направлением развития полупроводниковой промышленности. Именно она лежит в основе роста производительности и повышения энергоэффективности чипов каждого нового поколения. Очевидно, это не может продолжаться до бесконечности — в силу технических причин и физических ограничений.
Вице-президент компании Intel и директор отдела технических исследований Майкл Мэйберри (Michael C. Mayberry) отмечает, что новым барьером станет техпроцесс с нормами 7 нм. Перейти на более тонкий помешают уже недостатки самого кремния. Единственный выход — использовать вместо него что-то другое.
Уже многие годы особое внимание уделяется искусственно создаваемым полупроводниковым материалам, способным заменить кремний в микросхемах. С появлением нанотехнологий углеродные нанотрубки (УНТ) стали рассматриваться в качестве одной из наиболее перспективных структур для микроэлектроники. Однако до сего дня все связанные с ними научные работы были демонстрациями единичных элементов или вовсе сугубо теоретическими выкладками.
Группе под руководством адъюнкт-профессора Субхасиша Митры (Subhasish Mitra) удалось добиться первых практических результатов. Сорок четыре года прошло между появлением первого кремниевого микротранзистора и его более совершенного аналога углеродной природы. Ещё пятнадцать лет потребовалось на доработку технологии производства УНТ и объединения разрозненных элементов из них в логическую схему — процессор, слегка превосходящий по своим возможностям уровень доказательства концепции.



Схема процессора из углеродных нанотрубок (изображение: Nature / Max M. Shulaker et al.).
Столь долгий период был обусловлен рядом сложных проблем, главной из которых стали свойства самих УНТ. Формально углеродная нанотрубка — полупроводник, но в реальном макрообразце всегда получается примесь нанотрубок со свойствами проводника. К тому же в процессе их производства крайне трудно добиться отсутствия боковых ветвлений и упорядоченного расположения, однородности их размеров и структуры. Нарушения взаимной ориентации создают паразитные соединения, а длина и структура прямо влияют на физические свойства. 
Коллектив из Стэнфордского университета решил временно пожертвовать размером транзисторов ради проверки самой идеи создания процессора из УНТ. Для эксперимента были выбраны нанотрубки диаметром около десяти нанометров. Такой размер сопоставим с разрешающей способностью современного оборудования для фотолитографии, однако при прочих равных УНТ обладают большей подвижностью электронов, обеспечивая лучшую энергоэффективность.
Для повышения однородности образца и сохранения упорядоченности расположения нанотрубки выращивали на подложке из кварца. Затем на место каждого будущего транзистора поместили их смесь, содержащую сотни углеродных нанотрубок со свойствами проводника и полупроводника. Далее дефектные УНТ, обладающие слишком высокой электропроводностью, выжигали током определённой силы, величина которой подбиралась эмпирически. Ведущий автор исследования Макс Шулакер (Max M. Shulaker) так прокомментировал этот процесс изданию The Verge:
Мы проделали огромную работу по переориентированию всех нанотрубок и удалению дефектных. Ведь даже чистоты в 98% было бы недостаточно для успеха. Когда в чипе будут миллионы транзисторов, два процента дефектных УНТ станут серьёзной проблемой.
Достигнутая таким образом степень чистоты образца УНТ была оценена в 99,5%. Негативное влияние оставшихся единичных дефектных нанотрубок устранили за счёт адаптации программного алгоритма. В конечном итоге каждый логический элемент был сформирован из 10–200 нанотрубок, обладавших только нужными свойствами. Из таких отдельных элементов удалось собрать микропроцессор, состоящий из ста семидесяти восьми транзисторов.



Большую часть занимает блок инструкций (изображение: Nature / Max M. Shulaker et al.).
Рассуждая о дальнейших перспективах, Макс Шулакер отметил, что серийно выпускаемые чипы будут содержать на порядки больше транзисторов, но масштабирование станет чрезвычайно сложной задачей:
Не стоит ожидать, что число транзисторов будет наращиваться тем же способом. Однако наша работа указывает на реальную возможность конкуренции УНТ с кремнием.
В качестве демонстрации многозадачности на созданном процессоре одновременно выполнялись подсчёт и сортировка целых чисел. Критерий полноты по Тьюрингу (возможность реализовать любую вычислимую функцию) был показан на примере работы логической функции SUBNEG. Она считывает значение по одному адресу, вычитает его из числа, хранящегося по другому адресу, и записывает результат операции. Если он получился отрицательным, то процедура повторяется для числа из третьего адреса.



Алгоритм работы функции SUBNEG и его реализация на процессоре из УНТ (изображение: Nature / Max M. Shulaker et al.). 
Конечно, пока разработанный процессор из углеродных нанотрубок — это всего лишь демонстрационный образец. Его тактовая частота составляет 1 кГц. Он не поддерживает современные наборы инструкций (вместо них реализовано только 20 базовых инструкций MIPS для выполнения целочисленных операций) и выполняет лишь одну логическую команду за такт, но сам факт создания такой микросхемы — уже огромный шаг вперед.

Micron Technology выпустила новый тип памяти


Компания Micron Technology, являющаяся одним из известнейших производителей чипов компьютерной памяти, анонсировала новый тип памяти следующего поколения, изготовленной по технологии Hybrid Memory Cube (HMC). Структура этой памяти представляет собой сложную структуру, которая может оказаться решением одной из самых известных «болезней» вычислительных систем, называемой «стеной памяти».
Исторически сложилось так, что архитектура систем оперативной памяти всегда отставала в развитии от архитектуры микропроцессоров. В большинстве современных вычислительных систем пропускной способности подсистемы памяти недостаточно для того, чтобы полностью загрузить работой центральный процессор, отсюда возникают циклы холостых простоев микропроцессоров, которые и образуют «стену памяти». Конечно, инженеры нашли решения преодоления данной проблемы, но они все дорогостоящие и используются только в самых дорогих и самых производительных вычислительных системах.
Память Hybrid Memory Cube (HMC) является памятью с новой трехмерной архитектурой, которая чередует слои кристаллов собственно памяти со слоями быстродействующих логических схем, связанных между собой проводниками, проложенными в сквозных переходных отверстиях, сделанных в кремнии чипов (through-silicon-via, TSV). Такая минимизация длины соединений и максимально близкое расположение управляющих логических цепей позволяют получить огромные преимущества памяти нового типа перед самыми лучшими образцами современной памяти.
Согласно данным, опубликованным представителями компании Micron, чипы памяти HMC позволят получить минимум пятнадцатикратное увеличение производительности, снизив показатель потребляемой энергии на внушительные 70 процентов по сравнению с памятью стандарта DDR3. При этом площадь кристалла, занимаемая памятью HMC, на 90 процентов меньше, чем площадь, занимаемая памятью такого же объема стандарта RDIMM. Помимо этого, память HMC масштабируется до таких показателей, которые просто недостижимы для памяти стандартов DDR3 и DDR4.
Судя по заявленным показателям и многочисленности участников сообщества, технология Micron HMC является ни больше, ни меньше, чем существенным и кардинальным прорывом в современных технологиях компьютерной памяти. В октябре 2011 года компания Micron Technology, совместно с компанией Samsung Electronics Co., Ltd., сформировали консорциум Hybrid Memory Cube Consortium, целью создания которого является разработка открытого стандарта нового типа памяти и интерфейса, упрощающего интеграцию памяти HMC в большое количество разнообразных вычислительных платформ. Источник: itword.org


Консультации

Отдел перспективного маркетинга:
Тел.                       + 375 17 398 1054
Email: markov@bms.by
ICQ: 623636020
Бюро рекламы научно-технического отдела
Тел.                       + 375 17 212 3230
Факс:                     + 375 17 398 2181


Home Map

Back

Contact

Engl Russ

© Reseach & Design Center 2014