Служба новостей IDG, Сан-Франциско
Ожидается, что «перекрестная» архитектура найдет применение в микросхемах с нормой проектирования 22 нм, которые начнут выпускаться приблизительно в 2016 году
Исследователи компании Hewlett-Packard заявили о создании технологии, которая позволит повышать быстродействие микросхем и после того, как размеры транзисторов станут сравнимы с размерами атомов. Данный метод основан на математических принципах теории кодирования и должен обеспечить устойчивое производство микропроцессорных схем будущих поколений в больших объемах.
Технология, разработанная в рамках исследовательского проекта HP Labs crossbar latch («поперечного затвора»), реализация которого в течение ближайших десяти лет должна обеспечить замену микропроцессорных транзисторов, описана в июньском номере журнала Nanotechnology, издаваемого Институтом физики.
Вместо транзисторов в схемах с поперечным затвором предполагается использовать микроскопические проводники (так называемые «нанопроводники»), которые размещаются под прямым углом к независимому набору параллельных нанопроводников. В результате создается электрическое поле, позволяющее осуществлять переключение между двумя состояниями — «нулем» и «единицей», используемыми в вычислительной технике. Нанопроводник представляет собой твердую трубку толщиной в один атом углерода.
«Инженеры HP предложили метод, гарантирующий сохранение функционирования кремниевых нанопроводников даже в случае разрыва соединения между поперечным затвором и остальной частью схемы в результате производственного дефекта», — сообщил директор HP Quantum Research Lab Стэн Уильямс. «Это очень важный момент, поскольку перекрестная конструкция имеет шанс на признание поставщиков микросхем лишь в том случае, если она обеспечивает устойчивое производство в больших объемах, — пояснил старший компьютерный архитектор HP Фил Кукес. — А до начала массового выпуска микросхем необходимо убедиться в том, что все будет работать даже при наличии дефектов, которые неизбежно возникают в ходе производственного процесса».
Теория кодирования — совокупность математических методов, помогающих осуществлять передачу цифровых сигналов в условиях помех без потери данных, — была разработана исследователем Bell Labs и Массачусетского технологического института Клодом Шенноном в период с 1940 по 1950 год. Она предусматривает передачу небольших дополнительных порций информации, гарантирующих правильный прием данных.
Теория кодирования используется сегодня в основном для обеспечения надежности звонков мобильных телефонов, но ее можно применять и для поддержки работоспособности процессоров, в которых присутствуют небольшие производственные дефекты.
Поперечный затвор HP имеет относительно простую конструкцию, однако применяться он будет в очень сложных схемах, изготовить которые не так просто. Отдельные соединения между поперечным затвором и другими частями схемы в процессе производства могут оказаться разорванными. В этом случае связь схемы с отдельными нанопроводниками будет осуществляться лишь частично через устройство, которое в HP называют демультиплексором.
В результате часть информации в процессе передачи может потеряться или получить повреждения, а микросхема станет непригодной для использования. Однако с помощью методов теории кодирования и нескольких дополнительных проводников демультиплексора инженерам HP удалось решить эту задачу.
Инженеры HP уже построили имитационную вычислительную модель и создали прототипы устройств, в которых используется новая технология. Ожидается, что перекрестная архитектура найдет применение в микросхемах с нормой проектирования 22 нм, которые начнут выпускаться приблизительно в 2016 году. Микросхемы будут иметь размеры, соответствующие производственной технологии. В настоящее время ведущие поставщики микросхем используют норму проектирования 90 нм.