Попов_НГТУ-2015 ноябрь 16
.pdfИнформационные технологии
Tianhe-2 33.9 PFLOPS 17.6 MW 1.9 gigaflops/watt i7-3610QE 73.6 GFLOP
Human brain Operations per second:
1015 synapses x 10Hz = |
1016 |
from energy considerations: |
1015 |
~1 PetaOps at 20 W |
|
The International Technology Roadmap for Semiconductors, 2007 |
11 |
Бинарная логика (архитектура фон Неймана)
12
Логика мозга (нейроморфная архитектура)
~1011 neurons, 1015 synapses
~ 20W
Operations per second:
1015 synapses x 10Hz = |
1016 |
from energy considerations: |
1015 |
( |
~ petaOps) |
G.-W. Ng, Brain-Mind Machinery (2009)
13
Мотивация
1.Конец парадигм «закон Мура» и «архитектура фон Неймана»
2.Создание высокопроизводительных информационных систем с низким энергопотреблением требует новую концепцию вычислений и новую элементную базу
3.Возможные пути решения - концепция параллельных вычислений на нейроморфных и квантовых системах
14
План
•Мотивация - смена парадигмы или концепции
•Масштабирование полевого транзистора
(FET оr FinFET)
•Концепция
•Нейроморфные системы
•Квантовые системы
15
МОП транзистор – триод с модуляцией проводимости поперечным полем
Хорошая идея, но…
Julius Edgar Lilienfeld (1881-1963) ... |
|
US patent 1900018 "Device for controlling electric |
|
current" filed on 28.03.1928 |
16 |
|
МОП транзистор – триод с модуляцией проводимости поперечным полем
After 80 Y’s: …first thin film p-MOSFET on Cu2O with satisfactory requirements for practical applications…
Elvira Fortunato et al., Appl.Phys.Lett., 96, 92102-3 ( April 2010)
17
Кремниевый МОП транзистор
1960: First MOSFET by Dawon Kahng |
2014: O. Weber et al. 14-nm FDSOI (STM, CEA-LETI, IBM) |
and Martin M. (John) Atalla |
|
Si
Al Gate
Source
Al Gate
Si
Drain
1 mm
«…С полностью обедняемыми транзисторами на структурах кремний-на- изоляторе (КНИ) с ультратонкими слоями кремния и встроенного диэлектрика (связываются основные надежды в продвижении кремниевой планарной технологии в нанометровую область …. благодаря однозначному соответствию между величиной заряда в канале транзистора (а значит, и тока стока) и напряжением на его затворах» .
В.П. Попов, М.А. Ильницкий, О.В. Наумова, А.Н. Назаров. ФТП, 2014, 48, 1348-1353 |
18 |
Кремниевый МОП транзистор
Нет других человеческих артефактов, сделанных в большем количестве (>1010/чел.)
“…некоторые рассматривают его как один из важнейших технологических прорывов в человеческой истории…” (Wikipedia, the source of all human knowledge)
19
Масштабирование МОП транзисторов
20