3D-siru yhdistää prosessoinnin ja muistin

Sulautettu äly tuottaa yhä suurempia määriä dataa mutta prosessoripiirien kyky jalostaa se hyödylliseksi informaatioksi ei etene koska muisti- ja prosessoripiirien välinen viestintä muodostaa eräänlaisen pullonkaulan.

Lisäksi piistä valmistetut piirit eivät enää paranna historiallista nopeuttaan.

Stanfordin yliopiston ja MIT:n tutkijoiden kehittämä uudenlainen piiritekninen prototyyppi on radikaali muutos nykypäivän siruihin verrattuna. Se käyttää useita nanoteknologioita ja uutta tietokonearkkitehtuuria, voittamaan nämä molemmat suuntaukset.

Pii-pohjaisen tekniikan sijaan käytetään hiilinanoputkia ja resistiivisen hakumuistin (RRAM) soluja. Ne ovat haihtumatonta muistia, joka toimii muuttamalla kiinteän dielektrisen materiaalin resistanssia.

Tutkijat integroivat 1000000 RRAM-solua ja 2000000 hiilinanoputkista kanavatransistoria, jolloin syntyi alan monimutkaisin nanoelektroniikan järjestelmä

RRAM:it ja hiilinanoputket on rakennettu pystysuunnassa toistensa yli, jolloin syntyy tiivis kolmiulotteinen tietokonearkkitehtuuri lomittavine kerroksine logiikkaa ja muistia. Lisäämällä ultratiheät johdot näiden kerrosten välille, tämä 3D-arkkitehtuuri lupailee ohittavansa kyseisen viestinnän pullonkaulan.

Avain tässä työssä on, että hiilinanoputkipiirit ja RRAM-muisti voidaan valmistaa paljon alemmissa lämpötiloissa kuin piitekniikka, eli alle 200°C:ssä.

Hiilinanoputkinen logiikka voi säästää energiaa jopa suuruusluokan verran piitekniikkaan verrattuna ja RRAM voi olla tiheämpi, nopeampi ja vähemmän energiaa käyttävä kuin DRAM, toteavat tutkijat tiedotteessaan.

Lisäksi teknologian mahdollisuuksia osoittamaan, tutkijat käyttivät hiilinanoputkia toimimaan myös antureina. Sirun pintakerrokseen he sijoittivat yli miljoona hiilinanoputkista anturia, joita ne käyttivät havaitsemaan ja luokittelemaan ympäristön kaasuja.

”Tämä demo anturien, muistin ja logiikan 3D-integraatiosta on poikkeuksellisen innovatiivista kehitystä, joka hyödyntää nykyistä CMOS-teknologiaa sekä uusien hiilinanoputkisten kanavatransistorien ominaisuuksia”, kertoo Sam Fuller, Analog Devicesin CTO emeritus, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. ”Tällä on potentiaalia olla alustana useille vallankumouksellisille sovelluksille tulevaisuudessa.”

Aiheesta aiemmin:

Tietokone hiilinanoputkista