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Más allá de CMOS

Más allá de CMOS se refiere a las posibles tecnologías de lógica digital futuras más allá de los límites de escala de la tecnología CMOS . [1] [2] [3] [4] que limita la densidad y las velocidades del dispositivo debido a los efectos del calentamiento. [5]

Más allá de CMOS es el nombre de uno de los 7 grupos focales del ITRS 2.0 (2013) y de su sucesor, la Hoja de Ruta Internacional para Dispositivos y Sistemas .

Escalado del reloj de la CPU

Las CPU que utilizan CMOS se lanzaron a partir de 1986 (p. ej. Intel 80386 de 12 MHz ). A medida que se redujeron las dimensiones del transistor CMOS, las velocidades de reloj también aumentaron. Desde aproximadamente 2004, las velocidades de reloj de la CPU CMOS se han estabilizado en aproximadamente 3,5 GHz.

Un gráfico de las ganancias de eficiencia posibles bajo 'más Moore' (es decir, mayores mejoras a la tecnología actual) y 'Más allá de CMOS' (es decir, un cambio de paradigma en la tecnología). De la Hoja de Ruta Internacional para Dispositivos y Sistemas [6]

Los tamaños de los dispositivos CMOS continúan reduciéndose; consulte Intel tick-tock y ITRS :

Aún no está claro si los transistores CMOS seguirán funcionando por debajo de los 3 nm. [4] Ver 3 nanómetros .

Comparaciones de tecnología

Alrededor de 2010, la Iniciativa de Investigación Nanoelectrónica (NRI) estudió varios circuitos en diversas tecnologías. [2]

Nikonov comparó (teóricamente) muchas tecnologías en 2012, [2] y las actualizó en 2014. [8] La evaluación comparativa de 2014 incluyó 11 tecnologías electrónicas, 8 espintrónicas , 3 orbitrónicas, 2 ferroeléctricas y 1 tenstrónica . [8]

El informe ITRS 2.0 de 2015 incluyó un capítulo detallado sobre Más allá de CMOS , [9] que cubre la RAM y las puertas lógicas.

Algunas áreas de investigación

Computación superconductora y RSFQ

La informática superconductora incluye varias tecnologías más allá de CMOS que utilizan dispositivos superconductores, concretamente uniones Josephson, para el procesamiento y la informática de señales electrónicas. La NSA consideró prometedora una variante llamada lógica cuántica rápida de flujo único (RSFQ) en un estudio tecnológico de 2005, a pesar del inconveniente de que los superconductores disponibles requieren temperaturas criogénicas. Desde 2005 se han desarrollado variantes de lógica superconductora más eficientes energéticamente y se están considerando su uso en informática a gran escala. [12] [13]

Ver también

Referencias

  1. ^ "Ampliando el camino más allá de CMOS. Hutchby 2002" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 6 de diciembre de 2022 . Consultado el 16 de abril de 2023 .
  2. ^ abc Nikonov, Dmitri E.; Young, Ian A. (septiembre de 2012). "Descripción general de los dispositivos Beyond-CMOS y una metodología uniforme para su evaluación comparativa". arXiv : 1302.0244 [cond-mat.mes-hall].
  3. ^ Bernstein; et al. (2011). "Perspectivas de arquitectura y dispositivos para interruptores más allá de CMOS". Archivado desde el original el 22 de febrero de 2015 . Consultado el 22 de febrero de 2015 . {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  4. ^ ab "Revisión de tecnologías CMOS FET avanzadas y más allá para el diseño de circuitos de radiofrecuencia. Carta 2011" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 23 de febrero de 2015 . Consultado el 23 de febrero de 2015 .
  5. ^ Frank, DJ (marzo de 2002). "Límites de escalado de CMOS con restricciones de energía". Revista IBM de investigación y desarrollo . 46 (2.3): 235–244. CiteSeerX 10.1.1.84.4043 . doi :10.1147/rd.462.0235. 
  6. ^ "Más allá de CMOS" (PDF) . La hoja de ruta internacional para dispositivos y sistemas (edición 2017). IEEE. 2018. Archivado (PDF) desde el original el 3 de julio de 2018 . Consultado el 3 de julio de 2018 .
  7. ^ "Samsung promete iniciar la producción de chips de 10 nm en 2016". 23 de mayo de 2015. Archivado desde el original el 16 de julio de 2015 . Consultado el 16 de julio de 2015 .
  8. ^ ab Nikonov; Joven (2015). "Evaluación comparativa de Beyond-CMOS Exploratory: dispositivos para circuitos integrados lógicos". Revista IEEE sobre circuitos y dispositivos computacionales exploratorios de estado sólido . 1 : 3–11. Código Bib : 2015IJESS...1....3N. doi : 10.1109/JXCDC.2015.2418033 .
  9. ^ Más allá de CMOS (PDF) . Hoja de ruta tecnológica internacional para semiconductores 2.0 (edición 2015). Archivado (PDF) desde el original el 16 de abril de 2023 . Consultado el 16 de junio de 2017 .
  10. ^ Manipatruni, Sasikanth; Nikonov, Dmitri E.; Lin, Chia-Ching; Gosavi, Tanay A.; Liu, Huichu; Prasad, Bhagwati; Huang, Yen-Lin; Bonturim, Everton; Ramesh, Ramamoorthy; Joven, Ian A. (3 de diciembre de 2018). "Lógica de órbita de giro magnetoeléctrica escalable y energéticamente eficiente". Naturaleza . 565 (7737): 35–42. doi :10.1038/s41586-018-0770-2. ISSN  0028-0836. PMID  30510160. S2CID  256769872.
  11. ^ Seabaugh (septiembre de 2013). "El transistor de túnel". Espectro IEEE . 50 (10). IEEE: 35–62. doi :10.1109/MSPEC.2013.6607013. S2CID  2729197. Archivado desde el original el 29 de junio de 2021 . Consultado el 16 de abril de 2023 .
  12. ^ Holmes, DS; Ondulación, Alabama; Manheimer, MA (junio de 2013). "Computación superconductora energéticamente eficiente: requisitos y presupuestos de energía". Traducción IEEE. Aplica. Supercond . 23 (3). 1701610. Código Bib : 2013ITAS...2301610H. doi :10.1109/TASC.2013.2244634. S2CID  20374012. Archivado desde el original el 10 de octubre de 2022 . Consultado el 16 de abril de 2023 .
  13. ^ Holmes, DS; Kadin, AM; Johnson, MW (diciembre de 2015). "Computación superconductora en sistemas híbridos a gran escala". Computadora . 48 (12): 34–42. doi :10.1109/MC.2015.375. S2CID  26578755. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2022 . Consultado el 16 de abril de 2023 .

Otras lecturas

enlaces externos