HP представила гибридную архитектуру программируемой логики FPNI

В HP Labs создана структура crossbar switch с 17-нанометровыми проводниками -- примерно втрое меньше по размеру, чем используемая в микросхемах сегодня. Исследование осуществлено в рамках проекта по совершенствованию массивов программируемой логики FPGA(field programmable gate arrays) путем совмещения традиционной технологии КМОП с наноустройствами и в перспективе может привести к 8-кратному увеличению плотности FPGA.

Миниатюрный коммутатор crossbar размещается поверх КМОП-подложки используя вариант архитектуры FPGA, названный Field Programmable Nanowire Interconnect (FPNI). В FPNI все логические операции выполняются КМОП-схемами, а большинство задач маршрутизации сигналов -- перекрестным коммутатором, расположенным над уровнем транзисторов. Таким образом, FPNI значительно более эффективна, чем FPGI, в которой от 80 до 90% КМОП-цепей служат для маршрутизации сигналов. С применением FPNI плотность транзисторов, задействованных на логических операциях, возрастает, а расход энергии для распределения сигналов -- снижается.

В исследовании использовались классические методы моделирования, но HP уже работает над воплощением идеи в реальной микросхеме и рассчитывает получить функционирующий лабораторный прототип в течение года.

Представлена консервативная модель с диаметром нанопроводов 15 нм и 45-нанометровой КМОП-технологией, которая по мнению участников проекта станет коммерчески приемлемой к 2010 г., а также модель м 4,5-нанометровыми проводниками и уровнем детализации КМОП 45 нм. Появления последних устройств, по мнению ученых, можно ожидать в 2020 г., они обеспечат примерно 25-кратную экономию места в сравнении с традиционными FPGA эквивалентной функциональности.

Оборотной стороной миниатюризации проводников и коммутаторов является высокая вероятность появления дефектов, однако архитектура crossbar позволяет компенсировать неисправности. Проведенное моделирование показало, что три из каждых четырех чипов FPNI с 20% нанопроводов, имевшими разрывы в произвольных местах, оказались пригодными к работе, что делает производство вполне оправданным с экономической точки зрения.