Приближается микропроцессорная революция






19.09.2011

Приближается микропроцессорная революция

Ученые из Калифорнийского университета в Беркли нашли способ уменьшить минимальное напряжение, необходимое для хранения заряда в конденсаторе. Это достижение может существенно снизить энергопотребление и тепловыделение современной электроники.

Чем большее быстродействие у современного компьютера, тем сильнее он нагревается. В настоящее время технология подошла к «потолку» возможностей процессоров, когда необходимы слишком мощные и сложные системы охлаждения. А все дело в том, что напряжение для питания транзисторов современных микросхем остается на уровне 1 вольт в течение приблизительно 10 лет. Это связано с физическими принципами работы транзистора, и рост производительности процессоров шел по пути наращивания количества транзисторов и их миниатюризации. Сегодня процессор может содержать миллиарды транзисторов, однако уменьшение размера не привело к пропорциональному сокращению общей потребляемой мощности, необходимой для работы компьютерного чипа. При комнатной температуре требуется не менее 60 милливольт для того, чтобы ток проходил сквозь транзистор, а так как разница напряжения между включением и выключением должна быть значительной, требуется не менее 1 вольта для его работы. Из-за этого с 2005 года частота процессоров не сильно выросла, а эффективно рассеивать тепло процессоров и уменьшать их размер становится все труднее.


Экспериментальное устройство, сделанное из сегнетоэлектрических материалов. Эта конфигурация может усиливать заряд в слое титаната стронция при неизменном напряжении

Ключом к электронике нового поколения должен стать более энергоэффективный транзистор, и американские ученые, похоже, придумали, как это сделать. Решение заключается в добавление в конструкцию современных транзисторов сегнетоэлектриков (ферроэлектриков), которые потенциально могут генерировать больший заряд при меньшем напряжении. Сегнетоэлектрики обладают уникальным свойством: могут содержать положительные и отрицательные электрические заряды, даже без приложения электрического напряжения. Более того, электрическая поляризация в сегнетоэлектриках может быть изменена с помощью внешнего электрического поля.

Инженеры Калифорнийского университета продемонстрировали конденсатор из сегнетоэлектрика в паре с диэлектриком, который способен усиливать накопленный заряд. Это явление, называемое отрицательной емкостью, может помочь преодолеть существующую проблему энергоэффективности транзисторов и создать маломощные транзисторы без ущерба для производительности и быстродействия.

В своем прототипе электронного устройства нового типа исследователи применили пары сегнетоэлектрических материалов: цирконата-титаната свинца с диэлектриком из титаната стронция. Они подали на эту структуру напряжение, а также – только на титанат стронция. После этого ученые сравнили количество заряда, хранящееся в обоих устройствах. Сегнетоэлектрическая структура продемонстрировала двукратное повышение заряда при сохранении напряжения на низком уровне. Другими словами, сегнетоэлектрическое устройство демонстрирует ту же мощность, но при меньшем напряжении, чем традиционные электронные устройства. При этом эффект наблюдается даже при температуре в 200 градусов Цельсия, в то время как для современных процессоров предельная рабочая температура равна 85 градусам.

В настоящее время ученые заняты подготовкой к эксперименту по созданию сегнетоэлектрического транзистора, способного включаться и выключаться, генерируя нули и единицы двоичного кода компьютера. Если удастся этого достичь, индустрию вычислительной техники ждет настоящая революция, связанная с появлением мощных микропроцессоров с низким энергопотреблением.


Возврат к списку



17.06.2016  Благодарственное письмо от Администрации поселения Воскресенское
17.01.2014  Ничтожный причиненный ущерб глазами современников
19.11.2012  Владельцы смартфонов на Windows Phone 8 жалуются на множественные перезагрузки
19.11.2012  Стала доступна пробная 60-дневная версия Microsoft Office 2013
19.11.2012  Поменять компьютер ради Windows 8 готовы немногие
16.11.2012  Ученые повысили пропускную способность Wi-Fi на 700%
14.11.2012  Skype 4.1.2 для iOS-гаджетов поддерживает iPhone 5
14.11.2012  Notepad++ 6.21: хорошая замена блокноту Windows
14.11.2012  Tonino Lamborghini TL700 Limited Edition — смартфон на Android, изготовленный в Швейцарии
16.04.2012  Основатель Google: Интернет под большой угрозой
13.04.2012  Вышел ознакомительный вариант открытой СУБД MySQL 5.6 от компании Oracle
10.04.2012  Oracle анонсирует новые аналитические приложения по управлению производством и активами
10.04.2012  Дурные вести для пользователей Windows Vista и Office 2007
09.04.2012  «Яндекс» показал новый дизайн своей главной страницы
09.04.2012  Пользователи нового iPad сообщают в Apple о крупной проблеме
04.04.2012  Суперкомпьютер IBM будет обрабатывать данные от самого большого радиотелескопа в мире
28.03.2012  Intel препядствует уходу нетбуков
27.03.2012  8 апреля стартуют продажи HTC Titan II
23.03.2012  МТС организовал Wi-Fi сеть на Кольцевой линии Московского метрополитена
14.03.2012  Microsoft объявила об изменении цен на Visual Studio 2010