纳米尺度上的革命

正随着电子设备体积越来越小、功能越来越多,纳米技术的影响也在日益加强,这是因为纳米技术可提供厚度只有一个或几个原子的材料。计算机科学家期盼已久的技术大变革,正在酝酿之中。随着电子元件的尺寸缩小到10纳米甚至更小,其功能以及相关计算能力也在提高和增加,符合摩尔定律关于每个芯片容纳的晶体管数量每年翻倍的预测。纳米科技对电子技术的影响正在引起研究思路和     

新的纳米芯片散热技术

半导体芯片,遵循着摩尔定律,向着高密度,低价格方向发展,然而随着越来越多的晶体管被集成到小小的硅片上,散热问题就越来越突出。晶体管工作时产生的热,会将整个芯片加热,使芯片的各项参数恶化,直到无法正常工作。英特尔公司完成了主频3.2G的奔腾4C PU后,迟迟未能如期推出性能更好的奔腾5CPU,解决芯片散热问题遇到困难,也是原因之一。所有从外部降温的方法,通常归于液体降温和气体降温两大类,科学家最近发明了一种利用“纳米闪电”的降温方法,为半导体降温技术提供了新的思路。新技术的发明者是美国普度大学的机械工程师,他们把新技术称…     

智能视觉芯片

智能视觉芯片(视觉芯片)是一种集成视觉传感器、高能效处理器、存储器的片上系统芯片,在自动驾驶、安防监控、机器人视觉等领域都具有广泛的应用价值.硅基CMOS工艺上既可以实现大规模的视觉传感器,也可制备大规模存储器和处理器,所以基于硅基CMOS工艺,人们可以借助光电子、微电子混合集成技术实现感存算一体化融合的视觉芯片,以克服传统视觉系统中图像串行传输和处理的瓶颈,有效降低处理延迟并提高智能化水平.构建视觉芯片需要突破高性能视觉图像传感器设计、高能效视觉图像处理器设计、视觉处理算法以及传感器/存储器/处理器一体化集成等多方面的关键问题.本文首先介绍视觉芯片的概念和架构,然后分别介绍视觉芯片各项关键技术的发展现状,最后简述视觉芯片的未来发展方向.     

动态点击

正神经元规模最大类脑计算机问世近期,浙江大学联合之江实验室在杭州发布了一款包含1.2亿脉冲神经元、近千亿神经突触的类脑计算机。该计算机使用了792颗由浙江大学研制的达尔文2代类脑芯片,神经元数量规模相当于小鼠大脑。据介绍,类脑计算机是用硬件及软件模拟大脑神经网络的结构与运行机制所构造的一种全新的人工智能系统。本次成果是将792颗我国自主知识产权的达尔文2代类脑计算芯片集成在3台1.6米高的标准服务器机箱中,形成一台机架式类脑计算机。     

后摩尔时代晶体管：新兴材料与尺寸极限

在后摩尔时代,大规模半导体集成电路对功耗和集成密度的要求使得晶体管器件的开发需要在"材料、制程、结构"三个维度同步推进。文章详细梳理了近年来涌现的新兴低维半导体材料及异质结构,包括碳纳米管、过渡族金属硫属化合物、黑磷、碲烯和一维/二维范德华异质结等,并对其电学物理特性进行了深入的讨论,同时总结了这些材料在14nm工艺节点以下超短沟道晶体管和新结构晶体管器件方面的最新进展,最后从材料角度对半导体逻辑器件的进一步发展指出方向。     

让你的芯片加足马力

前不久,一家德国新闻电视台报道,德国科学家最近发明的一种“虚拟处理器”可有效分配处理器工作资源,协同提高芯片实际工作速度。这一名为“我的虚拟处理器”(MyVP)的新发明为一块嵌入式芯片,其核心设计思想是减少因电器各部件处理速度差异而导致的过量等待时间。这种芯片可以被装置在诸如手机、冰箱及汽车等各种配有微处理器的电器部件中,其工作原理是将处理器的处理容量分配给多个虚拟单元,使其他工作速度相对较慢的部件不影响整个电器的工作速度。     

铁电体使计算机实现超低功耗

自20世纪70年代初第一个商用微处理器亮相以来。计算机芯片上的晶体管数量每两年增加一信：这是英特尔公司创始人之一的戈登·摩尔预测的进展，普遍称为“摩尔定律”． 但是计算机体积的减少并没有导致操作电脑芯片所需整体功率比例的下降，在室温条件下，最低的60毫伏需要增加到通过晶体管电流量的10信：研究人员说．     

量子计算开启新纪元

<正>与传统超级计算机相比，量子计算机可为物理问题提供更佳答案。目前，量子计算机的计算范围都很小——智能手机的内置芯片包含数十亿个晶体管，而最强大的量子计算机的配置相当于几百个晶体管的量子量。它们也不可靠，如果你一遍又一遍地进行相同的计算，它们很可能每次都给出不同的答案。     

半导体人工晶体与光电子器件

半导体的重要性可以从计算机对人类的影响中窥见一斑,因为计算机的核心（"脑"中之脑）──集成电路芯片,就是由一块半导体（硅）片制作而成。从自然界中存在的硅化物,经过物理化学加工,可以制备出极其纯净的硅单晶片。该硅片再经过各道精细的微加工手段（称作硅微电子工艺）,就可以在手指甲大小的硅片上制作出成千上万至几百万个基本的电子元件（晶体管）,成为有强大计算和信息处理功能的集成电路芯片。在这些芯片中,所有的功能都是通过电子的运动来实现的,所以这类集成电路芯片通常被称之为微电子器件。计算机的最大功能是信息的处…     

蓬勃发展的微纳米加工前沿技术——激光微纳制备

正微纳结构化材料是指在功能材料中引入微纳米尺度结构,以提升功能材料性能和拓展其新功能.功能结构的微纳米化不仅意味着能源与原材料的节省,而且带来多功能的高度集成和生产成本的大大降低.实现材料微纳结构化的基础是先进的微纳米加工技术,从晶体管到集成电路,从微电子到微机械与微流体,从微米技术到纳米技术,微纳米加工技术获得     

三维存贮器

日本大阪的松下实验室已制成三维存贮器芯片的实验室样品。他们将两个存贮电路堆在另一个的顶上,相信在80年代末可能加叠到七或八层。这种存贮器芯片可贮存大于2千万位的信息。普通的存贮器为二维数据存贮器,由硅表面集成电路构成。在电路内有MOS晶体管,每管存贮一位信息。因此在硅片一定区域内晶体管愈多存贮器容量就愈大,也就是说电路线间隔愈小,存贮器容     

科技传真

更强大的电脑芯片 世界最大的芯片制造商美国英特尔公司正在研制一种功能十分强大的新型芯片——“默斯特”(Merced)中央处理器。 这一新型的电脑芯片将成为英特尔芯片家族中最重要的转折点,因为它在自身的结构、处理信息的速度和方式等方面都与前几代中央处理器不同。 其主频可达近1000兆赫,是目前最快的处理器的两倍以上。此外“默斯特”属于64位微处理器,其数据处理容量比现在的32位处理器多出一倍。     

基于单根纳米线的纳米燃料电池研究进展

随着纳米科学与技术的长足进步,利用纳米材料的独特性能,开发出了大量具各种功能的纳米器件,有纳米生物传感器、场效应管、实时体内医疗监控器、癌细胞检测传感器、光电传感器等.但是这些纳米器件均需外部能源的供给才能工作,而现有的能源尺寸都较大,这就使得发展纳米能源成为当务之急.最终需要实现将纳米能源与纳米器件集成到同一个芯片上,成为一个集纳米功能单元、     

评《压电电子学与压电光电子学》

随着集成电路的集成度越来越高, 晶体管的尺寸越来越小, 特别是当器件中最小线宽趋于10 nm时, 将会出现一系列由量子效应引起的新的效应. 另外从工艺上讲, 器件线宽越小, 大规模工业化市场的成本将大幅增加. 因此终究有一天摩尔定律会遇到瓶颈甚至失效. 人们已经在探讨摩尔定律以后的电子学将向什么方向发展, 并把希望寄托在纳米电子学上, 认为由纳米科学发现的一些新材料, 如碳纳米管、石墨烯、半导体量子点、量子线等是最有可能的下一代微电子学的基础材料. 由它们制成的微电子器件工作原理已经不再是经典的输运理论, 而是需要考虑量子力学效应, 以及由此而产生的介观输运理论, 甚至量子波导理论. 目前由这些材料制成的单个晶体管已经显示出优越的性能, 但关键的障碍在于集成, 还找不到一种能与目前大规模集成电路相比拟的方法来集成纳米晶体管.     

网格，下一个互联网黄金时代的开始

丁肇中曾经这样形容他发现陶粒子时所作的工作量:就如同在北京的一场牛毛细雨中,寻找那惟一的一颗红色雨滴。单个的计算机芯片,即使处理能力再强大,也总是在这样的计算量面前束手无策。即便是IBM公司一台大约并联了8000个处理器芯片的巨型计算机,其计算能力也还是有限的。当今世界,大约有4亿台个人电脑,它们在大部分时间里是闲置的。假如发明一种技术,自动搜索到这些电脑,并将它们并联起来,它所形成的计算能力,肯定会超过许许多多超级巨型机。这就是所谓的“网格”技术。     

打破“功耗墙”——记梁晓峣的低功耗处理器研制

后摩尔时代的"功耗墙" 自从集成电路发明以来,芯片已成为了电子电路集成的基本形式.而集成度增加的速度,一直是按照著名的摩尔定律——"芯片的集成度每18个月至2年提高一倍,即加工线宽缩小一半"——稳步前进的. 然而,芯片制造的实践表明,由于有不可逾越的物理限制,制造尺寸的缩小会遇到各种技术挑战.硅材料的加工极限一般认为是10纳米线宽.受物理原理的制约,小于10纳米后不太可能生产出性能稳定的产品.提出摩尔定律的摩尔本人也曾公开表示,摩尔定律将很难一直有效.     

多波长激光发射光子集成技术

针对光子集成芯片设计和制造中所面临的难点, 对多波长激光发射光子集成芯片中的多波长激光器阵列、单片集成, 芯片模块化耦合封装等核心技术进行了阐述. 利用重构等效啁啾技术, 二次压印模板技术, 大幅度放宽光子集成芯片对制备工艺中的苛刻要求, 降低了芯片制造成本; 通过端对接耦合技术和铟磷基阵列波导光栅技术, 解决了有源无源波导的单片集成问题; 建立了多端口分析模型, 实现了多参量动态特性的测试, 提出了寄生参数补偿的封装技术, 大幅度提升了芯片性能.     

让我看看你的"芯"

近年来,作为电脑的心脏构件——芯片的革新可谓日新月异。不仅仅是它的运转速度快,而且功能迅速扩大。会看的芯片最近,一种“通用视觉处理器”(GVPP)芯片由法国影像技术研究所有限公司历经10多年开发成功。这种通用视觉处理器有模仿人眼感觉不同颜色和物体运动的能力,每秒能处理200亿个     

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美国IBM公司下属的阿尔马登研究中心科学家用一氧化碳分子研制出目前世界上最小的计算机电路。这些电路中最复杂的一个是拥有3个输入端的排序器，但它只有12纳米宽、17纳米长，在一个半径只有7毫米的标准铅笔头上就可以集成1900亿个这样的电路。当今最先进的半导体芯片中使用的电路也比它大26万倍。这种电路的发明是通向纳米规模计算机电路途中的一个里程碑。科研人员在电路的制备过程中使用了“分子串联”技术，将一氧化碳分子准确地按一定模式进行排列。排列好的分子阵列“牵一发而动全身”，只要动一个分子就会启动如瀑布倾泻般的分子…     

迅速扩大的芯片功能

近年来,作为电脑的心脏构件,芯片的革新可谓日新月异。不仅仅是它的运转速度加快,而且功能迅速扩大。下面的介绍也许能让你大开眼界会看的芯片最近,一种“通用视觉处理器”(GVPP)芯片由法国影像技术研究所有限公司历经10多年开发成功。这种通用视觉处理器模仿人眼能感觉不同颜色和物体运动的能力,每秒能处理200亿个指令,而奔腾级处理器