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3D芯片
閱讀�6739時間�2011-03-30 10:24:38

  3D芯片,就是顯示芯��顯卡的核�。它是一種硬�,負(fù)�(zé)圖形的運算, 一般內(nèi)�晶體管寫入了一�3D的運算方法和圖形算法� 瑞士洛桑理工�(xué)院同蘇黎世理工學(xué)院以及IBM公司,于2009年聯(lián)手開�(fā)出一�3D芯片技�(shù)。該技�(shù)在將計算�處理�計算能力提高到現(xiàn)在水平的10倍的同時,還可以降低能��

早期研發(fā)

  �(jù)悉,被命名為CMOSAIC的研究項目由洛桑理工�(xué)院的約翰·R·瑟姆�(fù)�(zé)。為了使電腦芯片的計算能力提�10�,研究人員必須在1立方厘米的空間內(nèi)裝下同人類大腦內(nèi)神經(jīng)元數(shù)目一樣多的晶體管。幾年前,由于只能使用單核處理器技�(shù),為了提高芯片的計算能力,研究人員不得不采取添加劑的方式。然�,這種方式無形中也拉高了處理器運行時的溫度。實驗證�,當(dāng)芯片溫度超過85攝氏度的時�,電子元件的性能就不再穩(wěn)�。多核處理器技�(shù)的誕生部分解決了這個難�,多個處理器搭載在同一個芯片上,大大提高了計算速度。但是目前世面上采用的多核技�(shù)都是通過線纜將處理器并排串聯(lián)在一起,這種�(jié)�(gòu)不僅需要消耗大量電�,而且還會在處理器運行過程中產(chǎn)生大量熱量,長此以往必然會對處理器造成損害�

�(nèi)部結(jié)�(gòu)

  3D芯片采用多核,不同的�,多個處理器不再并排相�,而是上下平行地連在一起。這樣,線纜的分布面積就擴大至整個處理器的表�,而且平行�(jié)�(gòu)也有效縮短了各個處理器之間纜線的長�。實驗顯�,平�1平方毫米的面積可以分�100甚至�1000個線纜連接�,不但數(shù)�(jù)傳輸速度得到提高,電力消耗也大大減少�

�(yōu)缺點

  3D芯片的出�(fā)點首先是為了提高計算機處理器的計算能�,但它在電力消耗方面的大大減少,對�(huán)保事�(yè)同樣具有非凡的意�?!肮馐敲绹蟠笮⌒〉臄?shù)�(jù)處理中心消耗的電力就占電力總消費量�2�?!必?fù)�(zé)該項目的瑟姆教授舉例�,“并且電力的需求每�5年就翻一�。照這個增長速度,到2100年整個美國的電力都將被計算機所消�。�

  不過,盡�3D芯片消耗的電量以及�(chǎn)生的熱量都低于傳�(tǒng)芯片,但�(shù)值并不低�

后續(xù)研發(fā)方向

  基于以上所說的不完�,瑟姆教授和他的團隊同時開始致力于同3D芯片配套的散熱裝置的研究。研究人員在每個處理器之間,安裝了許多直徑�50微米(一微米等于百萬分之一米——編者注)的中空管道,并向管里注入液�(tài)制冷�。制冷劑以蒸汽形式從回路中導(dǎo)出,然后通過冷凝器還原成液態(tài),重新注入處理器中,實現(xiàn)循環(huán)的過�。研究小組透露,這套散熱裝置明年將在實際�(huán)境下進行測試,不過這次測試將脫離計算機處理器單獨進行�

  �(yù)計首�3D芯片將于2015年上�。而內(nèi)部加裝降溫系�(tǒng)�3D芯片最早也要等�2020年才能面世�

工藝

  世界上款3D芯片工藝已經(jīng)�(zhǔn)備獲取牌�,該工藝來自于無晶圓半導(dǎo)體設(shè)計公司BeSang公司�

  �(dāng)前包含了�(nèi)存的平面�2D)芯片必須圍繞其�(nèi)存陣列放置邏輯電路來對比特位進行尋址并提供邏輯功�。把�(nèi)存和邏輯電路放在一�,意味著必須在二者之間使用較長的�(nèi)部連線。而BeSang通過將邏輯電路放在芯片的底層,將�(nèi)存位單元放在頂層,從而將�(shè)計更加緊�,二者之間只需很短的連接�。在BeSang(韓語的意思是“飛得高”),Lee與前三星工程師Junil Park一�,完善了首款真正�3D芯片工藝,后者為個用于高K電介�(zhì)的原子層沉積工具的開�(fā)�。因為新的芯片工藝不再堆集裸�,公司稱常規(guī)的冷卻技�(shù)就可以工作,因為較厚�3D芯片工藝不會�(chǎn)生格外的熱量�

  BeSang公司聲稱該公司在底層使用高溫處理工藝進行制造邏輯電路,在頂層使用低溫工藝來制造內(nèi)存電�,從而實�(xiàn)�3D芯片。將不同層的邏輯和內(nèi)存電路放置在同一個芯片中,BeSang的處理工藝在每晶圓中集成了更多的裸片,從而降低了每個裸片的成本。BeSang的創(chuàng)始人兼CEOSang-Yun Lee�,“BeSang成立�5年前,并致力�3D芯片技�(shù),已�(jīng)推出了單芯片3D芯片工藝,并隨時可以商用。通過使用低溫工藝并將使用垂直�(nèi)存設(shè)備放置在邏輯�(shè)備頂層,我們在每個晶圓上可以作出更多的螺�,這就是單位裸片成本下降的秘訣?�?/FONT>

  BeSang公司制作的用于演示的芯片在其控制邏輯上使用了1.28億個垂直晶體管用作�(nèi)存位單元。該芯片的設(shè)計在國家Nanofab中心(韓國大田)和斯坦福Nanofab(美國加州)進行。BeSang公司�,該工藝�25個專利所保護,將允許Flash、DRAM以及SRAM放置在邏輯電�、微處理器以及片上系�(tǒng)上�