Попов_НГТУ-2015 ноябрь 16
.pdf
ИФП СО РАН |
В.П. Попов |
|
|
им.А.В.Ржанова |
|
Информационные технологии:
в поисках выхода из технологического тупика кремниевой наноэлектроники
Computing after Moore…
2015
1
План
•Мотивация - смена парадигмы или концепции
•Масштабирование полевого транзистора
(FET оr FinFET)
•Концепция
•Нейроморфные системы
•Квантовые системы
2
План
•Мотивация - смена парадигмы или концепции
•Масштабирование полевого транзистора
(FET оr FinFET)
•Концепция
•Нейроморфные системы
•Квантовые системы
3
Паради́гма (от греч. παράδειγμα, «пример, модель, образец») — совокупность фундаментальных научных установок, принимаемая и разделяемая научным сообществом и объединяющая большинство его членов.
Конце́пция (от лат. conceptio —
понимание) - система взглядов на явления в мире, в природе, в обществе.
Парадигма Фейнмана:
….И наконец, рискну предложить еще одну идею (рассчитанную, возможно,
лишь на очень далекое будущее),
которая мне представляется исключительно интересной.
Речь идет о возможности располагать атомы в требуемом порядке — именно атомы, самые мелкие строительные детали нашего мира!
…Там внизу ещё много места.
R.P. Feynman. Caltech. APS Christmas
Dinner before NY1960.
4
Идеальные и реальные твердотельные ключи
3 nm in 2030
5
МОП транзистор – триод с модуляцией проводимости поперечным полем
As a metal oxide–semiconductor field effect transistor (MOSFET) shrinks, the gate dielectric (yellow) thickness approaches several atoms in 0.5nm at the 22-nm technology node (n,22).
Today
…. Там внизу уже мало места, но ещё много энергии…
IL Markov Nature 512, 147-154 (2014) doi:10.1038/nature13570 |
6 |
Идеальные и реальные твердотельные ключи
2030
1
In US is 20 GWatts
0
2005 2010
Data centres in the USA consumed 2.2% of its total electricity in 2011 . 32-bit RISC CPU chip, named
“Perpetuum Mobile,” has a record low energy consumption of 13.4 pJ when operating at 0.35 V and 14 MHz. It will be used for IoT
I. Markov. Limits on fundamental limits to computation. Nature 512, 147 (2014) |
7 |
Идеальные и реальные твердотельные ключи
Все работающие компьютеры генерируют тепло? Минимальная работа вычислений?
Landauer 1961
1-bit irreversible computation costs: kT ln 2 = 18 meV = 0.7 kT
2007 (review by Bourianov, Gargini, Nikonov @ Intel)
Commercial: 60nm , 2500 eV, 105 kT
Lab: |
10nm , |
1.7 eV, |
75 kT |
2030 ? |
3nm, |
78 meV |
3 kT |
2007 (review by Bourianov, Gargini, Nikonov @ Intel) |
8 |
Идеальные и реальные твердотельные ключи
Data center “Google Server Farm: in the USA”, adjacent to power plant.
I |
Eli Yablonovitch Director, NSF Center for Energy Efficient Electronics Science (E3S) |
9 |
Идеальные и реальные твердотельные ключи: наноэлектроника
Landauer limit
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2007 (review by Bourianov, Gargini, Nikonov @ Intel) |
10 |