Наноэлектроника: устройства, цепи, архитектура презентация

Содержание

OUTLINE 1. Microelectronics: Present status and challenges - CMOS: the technology which has changed the world - scaling and Moore’s Law - the Red Brick Wall: “challenges” and

Слайд 1Наноэлектроника: устройства, цепи, архитектура


Слайд 2
OUTLINE
1. Microelectronics: Present status and challenges
- CMOS: the technology

which has changed the world
- scaling and Moore’s Law
- the Red Brick Wall: “challenges” and challenges
2. Nanoelectronics: Physics and technology
- carbon nanotubes, graphene, spintronics, and other fashions
- physics options: ballistics, tunneling, quantum-mechanical interference
- the patterning challenge, the bottom-up approach
3. Hybrid CMOS/nanoelectronic circuits
- memory effects
- the hybrid circuits: history and evolution
- CMOL, FPNI, 3D CMOL and all that alphabet soup
4. Possible applications
- terabit-scale memories
- reconfigurable logic circuits
- the CMOL roadmap
- mixed-signal neuromorphic networks
5. Challenges
- molecular options: single-electronics vs. atomic reconfiguration
- advanced patterning methods
- summary and conclusions

Слайд 3Из пещер к цифровому обществу


Слайд 4CMOS MEMORY AND PROCESSORS
КМОП память и процессоры
Intel Core 2 Extreme microprocessors

(2008): 45 nm fab, ~3×108 transistors, 4MB L2 cache, power consumption ~75 W)

Samsung SD card with NAND flash memory chip (Feb. 2009: 64 Gb on a die at 43 nm fab)

Figure: Intel

Флэш-память NAND отличается малыми размерами запоминающей ячейки и, соответственно, минимальной ценой единицы информации; широко используется в запоминающих устройствах таких потребительских товарах, как цифровые камеры и плееры MP3. Эта архитектура также широко применяется для хранения данных в камерах и сотовых телефонах.


Слайд 5SILICON MOSFET: THE CONCEPT
Концепция полевого МОП транзистора
Линейный режим:
Насыщение:
Исток
Исток
Сток
Сток
Затвор
Затвор


Слайд 6Современные полевые МОП транзисторы






Upper interfacial region
Bulk high-k film
Lower interfacial region
Gate electrode
Si

Substrate (or SOI with Si thickness ≈1/3 Lg)



Source

Drain

Spacer



High-k Gate dielectric stack

Lg


Слайд 7CMOS LOGIC
Inverter
NAND gate
CMOS cross-section
FET notation:
n-channel p-channel


Слайд 8СОЗУ SRAM
5-6 transistors, access time below 1 ns, CMOS-scalable, A ~

100 F2

Operation idea:


Слайд 9ДОЗУ DRAM
1 transistor, access in 10s ns, needs refresh, NOT scalable

(C ~ 25 fF)

From 16 Mb up, non-planar; stuck at 512 Mb;
stopped to be the IC technology driver, but still no good replacement


Слайд 10NAND FLASH MEMORY: CELL

Drain

Source



Control Gate

Interpoly


Drain

Source


Control Gate

Drain

Source

Floating Gate

Control Gate

dielectric

Tunnel
oxide
Fowler-Nordheim tunneling
Si
Si
SiO2
7-8 nm


Слайд 11Закон Мура (MOORE’S LAW)
Log2 количества компонентов на интегрированную функцию


Слайд 12Закон Мура для интегрированных схем

Figure: Intel
Сложность интегрированных схем


Слайд 13Закон Мура для минимального размера
Технологический размер, мкм
0,5 шага ДОЗУ


Слайд 141970 1980 1990

2000 2010

Закон Мура для плотности элементов


Транзисторов на чип

109

108

107

106

105

104

103


Мин. размер структуры, нм

104



103



102



10



















DRAM

μP














Flash




2009


Слайд 15Физические основы закона Мура на примере MOSFET
Figure: R. Isaac (2001)


Слайд 16Экономические основы закона Мура
Стоимость микропроцессоров
NAND Flash 2009:
~10-11 $/transistor (!!)
Figure: D.

Hutcheson, VLSI Research

Прирост 6.5%/год

Прирост 12.2%/год

New fab: ~ a few $B, currently ~30 are being built.

The semiconductor industry can progress only by rolling over a large fraction of its revenue into the development of the next generation of chips.

Чипы: Расходы на НИР и доходы
(млн. долларов)


Слайд 17 1 THz


HTS RSFQ (??)


100 GHz LTS RSFQ 20 MJJ
10M JJ 0.3 um
0.5M JJ 0.5 um
1.0 um
50K JJ
10K JJ 2.0 um
10 GHz 3.5 um 0.030 um 0.045 um
0.07 um
0.10 um
0.15 um CMOS

1 GHz




100 MHz
1995 1998 2001 2004 2007 2010
Year

DETOUR A: NOT EVERYTHING IS MOORE’S LAW














Rapid Single-Flux-Quantum (RSFQ) logic

770 GHz, 1.5 μW frequency divider

Flux 1 μp (~80,000 JJ)


Слайд 18Флеш-память: взрывное развитие
Figure courtesy: B. G. Park


Слайд 19Courtesy: U. Mastromatteo, STMicroelectronics
MAGNETIC RECORDING

Hard Disk Drive (HDD)
7,200 rpm: ~10 m/s

@ h ~10 nm
(for jet plane at h ~ 300 nm)

Слайд 20MAGNETIC RECORDING: AREAL DENSITY AS OF 2001


Слайд 21
Courtesy: I. Schuller, UCSD
Far insufficient! - KKL


Слайд 22NONVOLATILE MEMORY/STORAGE BATTLE
Courtesy: U. Mastromatteo, STMicroelectronics


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика