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Más allá de CMOS

Más allá de CMOS se refiere a las posibles tecnologías de lógica digital futuras que superan los límites de escalado de la tecnología CMOS . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] que limita l...

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Más allá de CMOS se refiere a las posibles tecnologías de lógica digital futuras que superan los límites de escalado de la tecnología CMOS . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] que limita la densidad y la velocidad de los dispositivos debido a los efectos de calentamiento. [ 5 ]

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

Escalado de la frecuencia de la CPU

Los procesadores que utilizan tecnología CMOS se lanzaron al mercado a partir de 1986 (por ejemplo, el Intel 80386  de 12 MHz ). A medida que se reducían las dimensiones de los transistores CMOS, también aumentaban las velocidades de reloj. Desde aproximadamente 2004, las velocidades de reloj de los procesadores CMOS se han estabilizado en torno a los 3,5 GHz. 

Un gráfico de las posibles mejoras de eficiencia bajo el enfoque de «más Moore» (es decir, mejoras adicionales a la tecnología actual) y «Más allá de CMOS» (es decir, un cambio de paradigma en la tecnología). Del Mapa Internacional para Dispositivos y Sistemas [ 6 ] .

El tamaño de los dispositivos CMOS sigue reduciéndose; véase el modelo de optimización de arquitectura de proceso de Intel (y el modelo tick-tock anterior ) e ITRS :

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

Comparaciones de tecnología

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

Nikonov realizó una evaluación comparativa (teórica) de muchas tecnologías en 2012, [ 2 ] y la actualizó en 2014. [ 8 ] La evaluación comparativa de 2014 incluyó 11 tecnologías electrónicas, 8 espintrónicas , 3 orbitrónicas , 2 ferroeléctricas y 1 de straintrónica . [ 8 ]

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

Algunas áreas de investigación

Computación superconductora y RSFQ

La computación superconductora incluye varias tecnologías más allá de CMOS que utilizan dispositivos superconductores, concretamente uniones Josephson , para el procesamiento y la computación de señales electrónicas. Una variante denominada lógica de flujo cuántico único rápido (RSFQ) fue considerada prometedora por la NSA 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 para su uso en computación a gran escala. [ 12 ] [ 13 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Ampliando el camino más allá de CMOS. Hutchby 2002" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 6 de diciembre de 2022. Consultado el 16 de abril de 2023 .
  2. 1 2 3 Nikonov, Dmitri E.; Young, Ian A. (septiembre de 2012). "Descripción general de los dispositivos más allá de CMOS y una metodología uniforme para su evaluación comparativa". arXiv : 1302.0244 [ cond-mat.mes-hall ].
  3. ↑ Bernstein; et al. (2011). "Perspectivas de dispositivos y arquitectura para conmutadores más allá de CMOS" . Archivado del original el 22 de febrero de 2015. Recuperado el 22 de febrero de 2015 . {{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  4. 12"Review of Advanced and Beyond CMOS FET Technologies for Radio Frequency Circuit Design. Carta 2011"(PDF). Archived from the original(PDF) on 2015-02-23. Retrieved 2015-02-23.
  5. ↑Frank, D.J. (March 2002). "Power-constrained CMOS scaling limits". IBM Journal of Research and Development. 46 (2.3): 235–244. CiteSeerX 10.1.1.84.4043. doi:10.1147/rd.462.0235.
  6. ↑"Beyond CMOS"(PDF). The International Roadmap for Devices and Systems (2017 ed.). IEEE. 2018. Archived(PDF) from the original on 2018-07-03. Retrieved 2018-07-03.
  7. ↑"Samsung vows to start 10nm chip production in 2016". 23 May 2015. Archived from the original on 16 July 2015. Retrieved 16 July 2015.
  8. 12Nikonov; Young (2015). "Benchmarking of Beyond-CMOS Exploratory – Devices for Logic Integrated Circuits". IEEE Journal on Exploratory Solid-State Computational Devices and Circuits. 1: 3–11. Bibcode:2015IJESS...1....3N. doi:10.1109/JXCDC.2015.2418033.
  9. ↑Beyond CMOS(PDF). International Technology Roadmap for Semiconductors 2.0 (2015 ed.). Archived(PDF) from the original on 2023-04-16. Retrieved 2017-06-16.
  10. ↑Manipatruni, Sasikanth; Nikonov, Dmitri E.; Lin, Chia-Ching; Gosavi, Tanay A.; Liu, Huichu; Prasad, Bhagwati; Huang, Yen-Lin; Bonturim, Everton; Ramesh, Ramamoorthy; Young, Ian A. (2018-12-03). "Scalable energy-efficient magnetoelectric spin–orbit logic". Nature. 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 tunelización" . IEEE Spectrum . 50 (10). IEEE: 35–62 . doi : 10.1109/MSPEC.2013.6607013 . S2CID 2729197. Archivado del original el 29 de junio de 2021. Consultado el 16 de abril de 2023 . 
  12. ↑ Holmes, DS; Ripple, AL; Manheimer, MA (junio de 2013). "Computación superconductora energéticamente eficiente: presupuestos y requisitos de energía". IEEE Trans. Appl. Supercond . 23 (3). 1701610. Bibcode : 2013ITAS...2301610H . doi : 10.1109/TASC.2013.2244634 . S2CID 20374012 . 
  13. ↑ Holmes, DS; Kadin, AM; Johnson, MW (diciembre de 2015). "Computación superconductora en sistemas híbridos a gran escala". Computer . 48 (12): 34– 42. Bibcode : 2015Compr..48l..34S . doi : 10.1109/MC.2015.375 . S2CID 26578755 . 

Lecturas adicionales

  • Banerjee, Niloy (3 de septiembre de 2019). "Nueva puerta en el mundo "Más allá de CMOS" . BISinfotech . Archivado del original el 13 de mayo de 2022. Recuperado el 13 de mayo de 2022 .
  • Nikonov, Dmitri E.; Ian A. (2013–12). "Descripción general de los dispositivos más allá de CMOS y una metodología uniforme para su evaluación comparativa". Actas del IEEE . 101 (12): 2498–2533. doi : 10.1109/jproc.2013.2252317. ISSN  0018-9219.
  • Seabaugh, AC y Zhang, Q., 2010. Transistores túnel de bajo voltaje para lógica más allá de CMOS. Proceedings of the IEEE , 98 (12), pp.  2095–2110.
  • Bernstein, K., Cavin, RK, Porod, W., Seabaugh, A. y Welser, J., 2010. Perspectivas de dispositivos y arquitectura para conmutadores más allá de CMOS. Proceedings of the IEEE , 98 (12), pp.  2169–2184.
  • Sasikanth Manipatruni , Nikonov, DE e Ian A. Young , 2018. Más allá de la computación CMOS con espín y polarización. Nature Physics , 14 (4), pp.  338–343.
  • Banerjee, SK, Register, LF, Tutuc, E., Basu, D., Kim, S., Reddy, D. y MacDonald, AH, 2010. Grafeno para aplicaciones CMOS y más allá de CMOS. Proceedings of the IEEE , 98 (12), pp.  2032–2046.
  • Topaloglu, RO y Wong, HSP (eds.), 2019. Tecnologías más allá de CMOS para el diseño de computadoras de próxima generación . Berlín/Heidelberg, Alemania: Springer.
  • Sasikanth Manipatruni , Nikonov, DE, Lin, CC, Gosavi, TA, Liu, H., Prasad, B., Huang, YL, Bonturim, E., Ramesh, R. y Young, IA, 2019. Lógica de espín-órbita magnetoeléctrica escalable y energéticamente eficiente. Nature , 565 (7737), pp.  35–42.
  • Edición ITRS 2013
    • RESUMEN DE DISPOSITIVOS DE INVESTIGACIÓN EMERGENTES
    • Resumen de integración de procesos, dispositivos y estructuras