ナノスケールマイクロプロセッサーの理解

ナノスケールマイクロプロセッサは、メートルのビットレートで測定されたトランジスタ機能で構築された集積回路です。 によって予測された、無レントな小型化]は、マイクロメートルからサブ10 nmノードまで、機能サイズを駆動しました。 これらの寸法では、以前のチップ設計が故障し、量子機械的効果が優勢になるという古典的な物理学の前提が現れます。 今日の状態は、Mnmの電力が制限されるため、ほぼ同じく、Mnmの電力が増加します。

スケールダウンにおける大きな課題

1. Quantum のトンネルを掘るおよび漏出流れ

トランジスタゲート酸化物は、厚さわずか数原子しかある場合、トランジスタが「オフ」とされるとさえ、電気は絶縁層を介してトンネルを通すことができます。この量子トンネルは、廃棄物の電力と熱を発生させる望ましくない漏れ電流を作成します。ゲートの長さは10 nm未満の縮小として、トンネルの発生確率は指数関数的に増加します。このエンジニアは、高誘電率(LTLTLT])に切り替えて、電力を制限するだけでなく、電力を制限する[F]と、電力を制限する[F]を[F]、電力を制限]、および[F]を[F]、電力]、電力を制限する]、および[F]、および[F]の電力を、電力を、電力を[F]、電力を[F]、および[F]、および[F]、および[F]、[F]、および[F]、および[F]、および[F]、電力を、および[F]、電力を、[F]、[F]、[F]、[F]、[F]、[F]、[F]

2. 熱放散および電力密度

トランジスタは、より密接にパックするので、単位面積あたりの熱が急激に上昇します。ナノスケールチップでは、電力密度は、原子力原子炉コアのそれを超えることができます。従来の冷却方法 - ヒートシンクとファン - 不十分な状態になります。金型のホットスポットは、性能の回転、信頼性の低下、およびイベントの故障を引き起こす可能性があります。この問題は、チップがアイドル状態であっても、熱を発生させる漏れ電流(上記)によって構成されます。このような熱膨張は、温度を[F]と[F]を加熱する、加熱する、および[F]を加熱する]を加熱します。

3. 精密および収穫を製造する

チップをサブ-10 nm で製造する機能では、極端なプロセス制御が求められます。 単一のほこり粒子は、何千ものトランジスタを破壊することができます。 極端な紫外線(EUV)リソグラフィのような高度なリソグラフィ技術は、必要な解像度を提供しますが、機器は 1 億ドルを超えるツールです。エッチング、堆積、ドーピングのバリエーションは、収量を減らす欠陥をもたらします。 ウェーハあたりの機能チップの割合。 AI アクセラレータのような大型ダイは、80% 未満の利回りは、 LTF プロセスを制限することができます。 [F] 設計は、 プロセスを制限することができます。

4. 相互接続の遅れおよびParasitic効果

トランスイスタをスケーリングする一方で、ロジックを高速化しながら、相互接続と呼ばれるワイヤは、その範囲を有利にスケールしない。ワイヤクロスセクションの縮小、抵抗の増加、および容量性カップリングが増加する。これにより、RC遅延]が生成され、全体的な回路性能を損なうことができます。ナノスケールノードでは、長距離インターコネクトの遅延は、トランジスタスイッチング時間よりも大きくなる可能性があります。さらに、クロストートは、これらの信号を直接的に、これらの信号を変化させることができる、これらの信号は、これらの信号を、または、これらの信号を、または、相互接続するような、このような信号を、高価な、または光信号を、または、または、または、または、他の信号を、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、

5. 装置の変化および信頼性

ナノスケールでは、小さな原子レベルの差が大幅なものになります。ランダムなドパントの変動、ラインエッジの粗さ、酸化物の厚さの変動により、トランジスタのしきい値が1つのデバイスから別のデバイスに移行します。この分散性は、チップ全体でタイミングのマージンと電力予算を保証することは困難になります。時間の経過とともに、バイアス温度の安定性(BTI)とホットキャリア注入の劣化トランスポーター性能、チップ寿命を短くします。デザイナーは、これらのエラーを監視し、これらの問題は、これらの問題は、以下の点を解決します。[F]と[F]

6. 物質的な限界

シリコンは10年間マイクロエレクトロニクスの働き方を続けてきましたが、ナノスケールではその特性が限界になるのです。シリコンチャネルの薄さや、バンドギャップの狭さ、漏れが増加する電子モビリティが劣化します。研究の年後、業界は]に変わりました、シリコン(SiGe)、p-typeトランジスタ、III-V化合物半導体(Ge-V-V-V-V-V-V-D-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-FLT-F-FLT-F-FLT-F-F-F-FLT-F-FLT-F-F-F-F-F-F-F-F-FLT-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-

現在のソリューションと研究の方向

高度なリソグラフィテクニック

13.5 nm波長の EUV のリソグラフィは 7 nm および 5 nm ノードを有効にしました。次世代のハイナ (数値絞り) EUV ツールは、解像度を 1 nm 以下にプッシュすることを約束します。一方、マルチパターン技術(セルフアライメントダブルパタリング、四四倍パターン)は、現在のツールがより細かい機能を印刷し、より高いコストと複雑さを伴います。 EE Times[FLT[FLT][FLT][FLT][FLT]]は、EUV は、マスクを欠損するが、および警告を欠落としているが、EUV は、この問題は、この問題は、非公式に陥りません。

チャネル材料

3nmおよび2nmノードの場合、gate-all-around(GAA)フィールド欠陥トランジスタ(FET)は、シリコンのスタックされたナノシートを使用して、finFETを交換しています。 GAA構造は、より良い静電気制御と漏れを軽減します。 更に先を見ると、カーボンナノチューブ(CNT)は、ほぼ球状輸送を提供し、サブ10-nmゲートのシリコンをアウトパーホルムすることができます。 [FLTFET]は、短絡電流制御と低速排出ガス[F]を研究する]。

3Dインテグレーションとチップレット設計

これまで、スケーリングトランジスタの代わりに、一部の企業は、垂直に複数のダイを積み重ねています。[3Dインテグレーション] - siliconビア(TSV)とハイブリッドボンディングを使用して。 このアプローチは、相互接続長さを減らし、帯域幅を改善し、異なるプロセス技術(例えば、アナログ、デジタル、メモリ)を1つのパッケージに混合することができます。 チップレット、大きなプロセッサがより小さいダイが、Vydeeqeのコンジットが、Vydeeqeqeと並んでいるようなものが多いと、Vodeeqeqeqeqeqeqeは、より小さいパッケージで、および、より小さいパッケージは、より小さいパッケージで、Vodeeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqeqe

量子計算とCMOS

従来のスケーリングは、ダイミシングリターンに直面している間, 量子コンピューティングは、特定の問題が指数関数的に高速に解決するために、重ね合わせと絡み合いを利用しています。量子プロセッサは、通常、超伝導回路から成っている, トラッピングイオン, またはシリコンスピン量を悪用します。これらは、従来のマイクロプロセッサーの直接交換ではありませんが、特定のマイクロプロセッサーが、特定のマイクロプロセッサーを加速するような特定のアルゴリズムは、Moleum-transographyや、およびMoleum-trans-trans-refrefrefment-refrefrefrefrefrefrefrefrefre-re-refrefrefrefrefrefrefrefre-re-re-re-re-ref-re-refrefre-re-re-re-re-re-re-re-re-ref-ref-refre-re-ref-refre-re-re-re-re-re-re-re-re-re-to-re

ナノスケールマイクロプロセッサーの未来

デバイスとシステム(IRDS)の国際ロードマップは、従来のシリコンCMOSスケーリングが2030年までに1nmノードの周りにはプラトーになることを示唆しています。 その後、進歩は、材料の革新、高度なパッケージング、および建築改良に依存します。 私たちは、[]]] - 異材料に組み込まれたチップレットが、RF用のIII-V、メモリのmemristive for RF、つまり、単一の回路を最適化するなどの単一回路を最適化する可能性がある、そのような回路を最適化する、そのような回路を最適化する、このような回路を最適化する、このような回路を最適化する。

有望な方向は、ゲート電圧を増幅し、電源電圧を低下させ、電力を削減することを可能にするために、フェロ電気層を使用する[[]の負のキャパシタンスFET(NC-FET)]の使用です。 もう1つは、ウェーハスケールエンジンの採用です。単一のチップ(例えば、Cerebras) - は、複数の回路を組み合わせるだけでなく、多重なる構造のプロセスを組み合わせることは、多重力化することが必要です。

コンテンツ

ナノスケールへのマイクロプロセッサーのスケーリングは、パフォーマンスと効率性において、異常な利益をもたらしてきましたが、旅は障害物と捉えています。量子のトンネル、熱放散、製造精度、相互接続遅延、デバイス分散性、および材料の制限は、すべての寸法が数億分のメートルに縮小するという決定を下します。この業界は、豊富なツールキット、GAAトランスイスト、3Dインテグレーション、チップ、および複合材料の制限を、これらすべてが、マイクロメトリックの拡張する可能性を拡張する可能性があります。[F] およびマイクロスケールの拡張は、このような規模の規模の規模を拡張する可能性を拡張する可能性があります。