Многоэтажная конструкция улучшит работу чипа в 1000 раз

Десятилетиями компьютерные схемы напоминали пригородный посёлок с одноэтажными зданиями — чипами для обработки и хранения данных. Оборотной стороной простоты такой архитектуры были большая длина «улиц» по которым распространялись сигналы, и регулярно возникающие заторы при передаче данных, большие затраты энергии и времени.

В Rebooting Computing, специальном выпуске журнала IEEE Computer, инженеры из Стэнфорда вместе с учёными из трёх других университетов рассказали о Nano-Engineered Computing Systems Technology (N3XT) — новом, «многоэтажном», подходе к конструированию микропроцессоров и чипов памяти.

Интегрируя функциональные электронные компоненты подобно этажам в небоскребе, N3XT позволяет перемещать больше данных за более короткое время и тратить на это меньше энергии, чем низкопрофильные электронные архитектуры.

Миграция индустрии с планарной на высотную модель потребует гигантских инвестиций, но, в итоге, обернётся и огромным выигрышем. «Сочетая более высокую скорость со сниженным энергопотреблением, N3XT превосходит традиционные подходы в 1000 раз», — утверждает доцент Стэнфорда, Субгаши Митра (Subhasish Mitra).

Создавать многоэтажную схему из кремния трудноосуществимо, так как нанесение каждого очередного слоя требует нагрева чипа почти до 1000°, а это крайне трудно осуществить не повредив уже имеющиеся слои. Поэтому, в сегодняшних кремниевых 3D-технологиях два слоя создаются по отдельности, а уже затем их совмещают и соединяют несколькими тысячами проводников.

Команда N3XT вместо кремния применила новые наноматериалы на базе углеродных нанотрубок (CNT), что позволило создавать слои процессора и памяти непосредственно один на другом, объединяя их миллионами коротких и эффективных связей в электронное суперустройство. Проблема охлаждения такой конструкции решается внедрением теплоотводящих прослоек.

В этом месяце, на International Electron Devices Meeting, Митра продемонстрировал действующий прототип многоэтажного чипа. Это устройство состояло из двух слоёв памяти RRAM, заключённых между двумя слоями CNT.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365