摩尔定律和超越摩尔定律
超越摩尔定律的微电子技术的研究探索
超越摩尔定律的微电子技术的研究探索近几年来,随着微电子技术的不断发展,人们对摩尔定律这一规律的依赖度也越来越高,然而,随着与日俱增的科技进步,摩尔定律开始显露出其局限性,推动了微电子技术的超越。
本文将重点介绍当前微电子技术的研究探索,探讨如何实现微电子技术超越摩尔定律的发展。
一、摩尔定律的局限性首先,了解摩尔定律的局限性,可以更好地理解超越摩尔定律的微电子技术的研究探索。
摩尔定律是指每隔18个月至24个月,集成电路上可容纳的元器件数量会翻倍,其表现形式为晶体管数量呈指数级增长。
但是,随着微电子技术的不断进步,摩尔定律也面临着局限性。
一方面,摩尔定律在现实生产操作中难以实现。
另一方面,随着晶体管数量的增加,芯片制造成本也相应地增加。
同时,随着芯片尺寸的缩小,存在一系列的制造工艺问题,如电子漏电、体效应等问题。
二、超越摩尔定律的微电子技术研究探索针对摩尔定律所面临的挑战和局限,微电子技术开始着力于打造能够超越摩尔定律的技术研究探索。
下面,将从三个方面介绍超越摩尔定律的微电子技术研究探索。
1、三维集成技术三维集成技术是指多层次芯片封装技术,它可以在一个芯片上叠加多层元器件,有效提高芯片的性能和密度。
与单层集成相比,它不仅可以在通道宽度方面大幅提高,而且可以集成更多的器件,从而使芯片的性能更加卓越。
同时,利用三维集成技术,可以将处理器、内存等各种组件加入同一微型器件中,进而实现硬件集成,提高计算和存储的速度,打破摩尔定律的限制。
2、新型晶体管随着计算机技术的快速发展,传统的晶体管技术已经越来越难以承载多任务处理的压力。
因此,寻找新型晶体管技术成为了目前微电子技术领域的热点研究方向。
目前,石墨烯晶体管、钨触媒晶体管、硫化镉晶体管等新型晶体管技术正在逐步发展。
这些技术都具有优秀的传输效率与运行效果,是一种有望打破摩尔定律极限的方向。
3、抗干扰技术在当前通信技术迅速发展的时代下,数字信号大多需经过媒介传递,距离越远干扰就越大。
到底什么是摩尔定律?
到底什么是摩尔定律?什么是摩尔定律?想简单地去定义它是很困难的。
纵观摩尔定律的发展历程,事实也在不断地证明其正确性。
同时,未来主义者和经济学家又把它从集成电路领域应用到其他方面,例如太阳能和剃刀技术。
实际上,如果摩尔定律经不起反复不断的考验,那么人们也没有必要纪念摩尔定律五十周年。
更深层的问题是:摩尔定律到底是什么?在可接受的范围内简单地理解,摩尔定律并不属于自然规律的范畴。
就像历史学家David Brock在一本祝贺其40周年的书中写的那样:“摩尔定律不可能自发形成。
”打个比方,如果全球经济崩溃或者微处理器领域严重衰退,各个公司就不会有足够的经费和兴趣来推动摩尔定律发展。
当然,摩尔定律和自然规律之间有着千丝万缕的联系。
芯片领域所有事物的物理性状,例如硅、二氧化硅、铝、铜、光化学防腐、展开剂、电浆、酸蚀刻、光刻面具技术等,对工程师推动摩尔定律的发展至关重要。
一些作家,其中最知名是《Wired》杂志编辑Kevin Kelly,他认为摩尔定律在微电子材料领域是天生就成立的。
据此观点,我们人类促进其发展的能力微乎其微,甚至延缓它前进的脚步也是妄想。
但Brock却持反对的观点,他认为摩尔定律更像是美国国会通过的一部法律。
我们可以大致地认为,半导体工业的领头羊认同摩尔定律,或者说就是他们自己“创造”出了摩尔定律。
原因是它能协调行业内的运行机制。
这样的界定是有道理的,因为半导体制造业充满相互关联的复杂性。
每一个改变,相关企业不仅从工具到材料方面都会受到影响,而且还会对其上下游不同产业链形成震动。
正因为其复杂性,任何过程的改变必须在芯片更新换代之前就早早制定合理的计划。
这样的合作形式超越了会议室和工厂,并渐渐转移到实验室里的长期研究项目中。
从1965年起,微电子生产商内部的长期研究项目就已经逐渐减少。
事实上,摩尔不管在快捷半导体公司还是在Intel公司时,都引领着这样的趋势。
公司内部的基础研究形式受到彻底的颠覆,从理性和感性的角度分析,两家公司自主的研究室也相继被关闭。
摩尔定律ppt.ppt
Don’t be encumbered by the past . . . Go off and do something wonderful.
不要被过去所束缚…走出去, 创造更美好的成就。
鲍勃·诺伊斯(1927~1990) 集成电路发明者
• 定律:该定律成为许多工业对于性能预测的基础。后来人们对它进行 归纳,主要有以下三种"版本":
• •1、集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18个月就翻一番。 • •2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍,而价格下降一倍。 • •3、用一个美元所能买到的电脑性能,每隔18个月翻7、一个人如果不到最高峰,他就没有片刻的安宁,他也就不会感到生命的恬静和光荣。2020/11/102020/11/102020/11/102020/11/10
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FZYZ高一(11)班 第三小组
一、摩尔定律的内容 二、摩尔定律的意义
摩尔定律
• 摩尔定律(Moore’s Law)
• The complexity for minimum component costs has been doubling at a rate of roughly a factor of two per year.
集成电路
• 集成电路,缩写为IC, 顾名思义就是把一定 数量的常用电子元件, 如电阻,电容,晶体 管等,以及这些元件 之间的连线,通过半 导体工艺集成在一起 的具有特定功能的电 路。
三方面的贡献: •特征尺寸不断减小 •芯片面积不断增大 •器件和电路设计的改进
1947: 第一个晶体管,贝尔实验室 1956年获得诺贝尔奖
摩尔定律ppt课件
Gorden Moore, 1965
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摩尔定律 • 摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登摩尔
(Gordon Moore)提出来的。其内容为:当价格不变时, 集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便 会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能 买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定 律揭示了信息技术进步的速度。
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集成电路
• 集成电路,缩写为IC, 顾名思义就是把一定 数量的常用电子元件, 如电阻,电容,晶体 管等,以及这些元件 之间的连线,通过半 导体工艺集成在一起 的具有特定功能的电 路。
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三方面的贡献: •特征尺寸不断减小
1947: 第一个晶体管,贝尔实验室 1956年获得诺贝尔奖
•芯片面积不断增大
• 定律:该定律成为许多工业对于性能预测的基础。后来人们对它进行 归纳,主要有以下三种"版本":
• •1、集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18个月就翻一番。 • •2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍,而价格下降一倍。 • •3、用一个美元所能买到的电脑性能,每隔18个月翻两番。
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摩尔定律的工业影响
• 要想实现向推动行业发展进步的华丽转身。必须与摩尔定律保持同步, 否则就会落后于人。
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Don’t be encumbered by the past . . . Go off and do something wonderful.
不要被过去所束缚…走出去, 创造更美好的成就。
鲍勃·诺伊斯(1927~1990) 集成电路发明者
摩尔定律讲义
Drain
• S/D leakage current • Gate leakage current
Power
• • • • •
Surface scattering - mobility High E-field - mobility DIBL drain to source leakage IOFF Subthreshold slope >> ln(10)kT/q IOFF VG - VT decrease ION
2.特点:
一是:采用非CMOS的等比例缩小方法,将集成电感、 电容等占据大量PCB空间的无源元件集成在封装内,甚至芯 片上,使电子系统进一步小型化,以达到提高其性能的目的。 二是:按需要向电子系统集成“多样化”的非数字功能, 形成具有感知、通信、处理、致动等功能的微系统。
3.目的:
对环境智能所需要的意识和响应能力实现全面补充,使 人体和环境实现直接接口 模拟和模拟/混合信号技术、RF技术、高压/功率技术、 光电子技术、生物技术MEMS/NEMs和传感/致动等多学 科和多学科融合技术
4.技术组成:
汽车 通信 MTM 军事 娱乐 安全 医疗
三、Beyond CMOS
碳纳米管
2009年美国NSF启 动超越摩尔定律的科 学与工程 SEBML(Science and Engineering Beyond Moore‘s Law)项目要 求全新的科学、工程 和概念框架。例如: 碳纳米管、器件小型 化和系统中容错技术 等等。
6.解决方案
两个对策:More-Than-Moore & Beyond CMOS
二、 More-Than-Moore
超越摩尔定律
敬请登录网站在线投稿(t o u g a o.m e s n e t.c o m.c n)2021年第5期1超越摩尔定律作者S t u a r t C o r d i n g(德国)译者君谦引言英特尔再次引起关注,其在2020年7月份的财报电话会议上告知投资者,7纳米制造工艺现在比其内部预期目标晚了12个月[1]㊂此消息一出,在消费者和金融媒体中产生了强烈反响㊂这很容易让人感到,摩尔定律永无止境的前进将是半导体行业创新的唯一途径㊂但是,没有什么比事实更现实了,正如我们看到的,半导体创新范围很广,不仅限于硅材料㊂向摩尔定律进军英特尔的联合创始人戈登㊃摩尔(G o r d o n M o o r e)提出了每个芯片的晶体管数量随时间增长的经验关系[2]㊂1965年,他预计每年增长率将翻番,并在1975年将其降低到每两年翻一番㊂实际上,他的说法更多是一种预测,但是在新兴的半导体行业中应用开来,并被称为一种定律㊂正因如此,它成为了一个应验的预言㊂可以肯定的是,当我们从大型机转移到台式机㊁笔记本电脑,再到智能手机和平板电脑时,摩尔定律为我们提供了很好的服务,从而确保了在不断缩小的塑料包装壳中拥有更丰富的内存和处理性能㊂对于处理器大型供应商(例如英特尔和AM D)㊁图形处理单元(G P U)供应商(例如N v i d i a)以及D R AM制造商(例如三星㊁美光和S K海力士),通过利用技术的前沿优势使它们在今天如虎添翼㊂但是,盲目追求摩尔定律对于半导体行业的快速发展并无多大的意义㊂那么,他们该如何创新,预期达到什么目标以及结果如何呢?全部都在封装中经常被忽略的是摩尔的 清算日 / D a y o f r e c k o n i n g 预言[3],它清楚地表明,我们应该问自己 在什么情况下 应该建造这种 塞满零件的设备 ㊂它还指出:用那些独立打包并互相连接的较小的功能模块构建大型系统可能更经济㊂从那以后,这一直是半导体行业所面临的挑战,正如摩尔(M o o r e)所预言的那样,模拟电路从光刻技术的改进中受益的程度要小于数字电路㊂例如,物理学清楚地表明:电容器的电容取决于其极板的重叠区域面积㊂D R AM行业试图解决此类问题,因为他们试图在21世纪将存储位的单元尺寸减小到100n m㊂这涉及开发具有足够电容的低泄漏电容器,与此同时,其并不需要大面积的平面型组件㊂通过使用沟槽存储或堆叠电容器进入第三维,可以将管芯的表面积与存储单元的面积分离[4]㊂因此,某些类型的应用比其他应用更适合这些制造过程㊂近年来,芯片广泛应用了这种方法㊂这种方法的假设是,某些功能(例如存储器㊁F P G A技术和模拟接口)最好在符合其需求的半导体制造工艺上制造,然后在封装阶段将硅芯片集成在一起㊂通过与封装基板相结合,将单个管芯聚集在一起以构成一个完整的器件㊂例如,可以将模拟串行器/解串器(S E R D E S)小芯片直接放置在与其相连的封装球上方㊂这可以潜在地改善电磁兼容性(E M C),并减少电路板设计人员的布局问题㊂如果在单片芯片中发现问题,将很难再进行更改㊂这种小芯片方法还可以对成本产生积极影响,因为随着晶圆尺寸的减小,每片晶圆的良率提高[5]㊂因此,与尝试生产同一产品的单片版本相比,许多较小的芯片对多芯片器件的良率产生了积极影响㊂这是英特尔采用基于S t r a t i x10芯片的体系结构[6]所采用的方法㊂因为它们的核心是F P G A㊂然后,F P G A核心的周围是D R AM小芯片㊁高速收发器或客户可能需要的任何其他功能模块㊂供应商和客户还可以从缩短的设计时间中受益,与多个复杂的模拟和数字知识产权(I P)块集成到单个制造过程相比,将多芯片设计的系统推向市场要容易得多㊂英特尔采用的一种有趣的方法是使用嵌入式多管芯互连桥(E M I B)[7]㊂这些是嵌入封装基板中的微小芯片桥,可在管芯和功率传输之间提供电信号路由㊂此外,它还被允许将以不同几何形状和不同工艺技术制造的模具包装在单个系统级封装(S i P)中㊂标准的微型凸块用于将芯片的信号连接线连接到E M I B,翻转芯片凸块用于电源连接㊂与其他多芯片2.5D封装中使用的硅通孔(T S V)相比,该方法具有更高的良率和更大的灵活性㊂唯一的办法就是拓展维度就像之前提供的D R AM示例一样,非易失性闪存行业也经历了类似的挑战:如何将更多的位封装到有限的裸片区域中㊂显然,要想装的更多,唯一的方法是进入第三2M i c r o c o n t r o l l e r s &E m b e d d e d S ys t e m s 2021年第5期w w w .m e s n e t .c o m .c n维并进行拓展㊂在最好的光刻工艺中,闪存会受到单元间噪声和干扰的影响,因此,遵循摩尔定律,使用掺杂的多晶硅平面N A N D 方法,并不能满足存储密度的预期需求㊂K i o x i a(以前是东芝)使用氮化硅的电荷陷阱单元开发了3D B i C S F l a s h (位列堆叠)N A N D 存储,然后垂直堆叠其存储位㊂如果将其可视化,最终的结构看起来很像一系列密集的办公楼㊂最新的第五代3D B i C S F l a s h 包括112层,而上一代是96层㊂在不久的将来会创建1T b(128G B )单芯片闪存[8]㊂维度拓展并不止于此㊂尽管多管芯封装并不是什么新鲜事物,但传统上它们是通过传统的焊线链接在一起的连接方式堆叠在一起的㊂这与将管芯粘结到封装引脚的方法基本相同㊂由于寄生效应,信号频率不断提升会带来相应的挑战㊂随着闪存和闪存存储(例如S S D 和嵌入式闪存)转移到具有更高带宽的接口(例如N VM e ㊁P C I e 和U F S ),这一问题急需解决㊂由于其统一的尺寸㊁制造技术和功能,T S V 允许堆叠的管芯互连并与封装的基板键合,与引线键合方法相比,数据速率提高了一倍㊂提高内存容量的最后诀窍是每个单元多存储一位㊂早期的闪存使用单级单元(S L C )架构,但此后一直在每个单元中存储2个(多级单元,M L C )或3个(三级单元,T L C )位㊂这意味着,不是将数据简单地实现为1或0的高电压或低电压,而是将4个或8个电压电平存储在每个单元格,分别代表值0到3或0到7㊂这种优势是以增加磨损为代价的,这意味着它并不适合任意一种类型的应用㊂S L C 设备或使用S L C 的分区通常保留在要求最高可靠性的应用程序部分中,例如设备的引导程序㊂转向S i C 和G a N在过去的50年中,硅已成为半导体产品的主要支柱,但人们一直在努力寻找有助于改善其某些局限性的替代品㊂在电源转换领域,涵盖电源㊁电池充电器㊁电机逆变器和太阳能逆变器,其目标是通过改进I G B T 和MO S F E T 等开关器件来提高效率㊂这使设计人员可以将更多的功率包装到更小的体积中,消除了使用风扇强制冷却的需要,并最终由于节省能耗而降低每台设备的解决方案价格,或降低了总拥有成本(T C O )的价格㊂例如,降低导通电阻(R D S (O N ))的体积可以减少开关中的损耗,从而减少需要散发的热量㊂开关频率的增加允许使用较小的磁性元件,从而导致更高功率密度更紧凑的设计㊂碳化硅(S i C )和氮化镓(G a N )所属的宽禁带(W B G )半导体比硅器件(24e V 对11.5e V )具有更高的带隙㊂对于设计师来说,这意味着可以实现更高的工作温度㊁频率和电压㊂当在最高功率密度下实现最高系统效率时,G a N 晶体管比其他替代品更具优势㊂由于具有零反向恢复(Q r r )特性,它们可以几乎无损耗地切换,因此它们具有较低的R D S (O N )电阻损耗,并且可以在较高的切换频率下工作㊂与使用最新的基于硅的设计相比,这为提高功率供给提供了一个机会,即可以提升额外的百分比效率或者使系统的功率密度加倍[9]㊂S i C MO S F E T 相对于基于硅的解决方案而言既能提高效率和功率密度,也具有更高的耐用性㊁更高的电压操作性,此外,比硅或G a N 更易于使用㊂此外,可以使用与具有S i C 器件的硅MO S F E T 相同的栅极驱动器,从而使从硅到S i C 的转换相对更简单㊂但是,应该注意的是,它们确实需要比硅MO S F E T 稍高的栅极驱动电压(18V 对15V ),才能达到其数据手册中的R D S (O N )电阻消耗值㊂S i C MO S F E T 随着温度的升高,R D S (O N )的增加量在不断变小㊂由于电源开关在约100ħ的温度下工作,因此,这意味着工作期间其损耗更低,效率更高㊂较低的Q O S S (漏极源极电荷)也意味着它们可用于硬开关连续导通模式(C C M )功率因数校正(P F C )设计中,而这是使用硅MO S F E T 无法实现的㊂它可以实现99%的P F C 效率,这是提高功率转换器设计总体效率的重要标志㊂旧技术在新时代重焕生机:虽老但是好用大多数行业似乎都经历了几十年后重新出现的周期性趋势,旧的想法被重新改造为新一代㊂乙烯基正在卷土重来,近年来推动了对唱片公司的需求,时尚行业通过改变过去的趋势来创造财富㊂半导体行业也遵循这种趋势㊂自成立以来,电机控制一直是电子行业的主要业务㊂消费类应用中的小型直流电动机已成为一项大的产业,特别是随着录像机等设备的普及㊂为确保磁带可以被接收和弹出,必须对关联的电动机进行双向控制㊂当时,该功能需要高度集成到单个设备中,从而推动了单芯片H 桥电机控制器的开发㊂T A 7291具有4个双极型晶体管,而其简单的两针接口提供了顺时针和逆时针控制,并具有制动功能,该制动功能利用电机的反电动势使电机快速减速[10]㊂该器件提供多种封装,可在4.5~20V 的电源范围内处理高达2A 的电流㊂除电机控制功能外,它还提供热关断和过流保护㊂自成立以来,随着许多应用都转向了更高效的无刷直流(B L C D )电动机㊂尽管如此,每年仍然有大量的有刷直流应用开发㊂同时,效率的重要性也在增长,这是由于对电池供电设备性能需求的增加,以期尽可能长时间地运行㊂此外,小型化已成为人们关注的重点,只有极小的封装才能集成到紧凑的电路板中㊂这种H 桥电机驱动器的最新化身是T B 67H 450F N G [11]㊂通过使用B i C D (B i po l a r ,C M O S ,D M O S )工艺,开关电阻已从4.75Ω降至仅0.6Ω㊂新的包装意味着该设备的重量大敬请登录网站在线投稿(t o u g a o.m e s n e t.c o m.c n)2021年第5期3大减轻,而且可以使用包装底部的小金属条来实现散热,而不是通过刀片从顶部伸出来散热㊂制造技术的改进还意味着可以考虑实现更强解决方案的其他额外功能㊂这样,保护功能与以前相同,但是增加了欠压锁定,同时还增加了新的恒定电流控制模式㊂该设备现在可以在高达50V的电压下运行,并且可以驱动高达3.5A的电流㊂超越光刻尽管每秒万亿次浮点运算和数以泽它字节成为消费者媒体的头条新闻,而金融投资者则将利润归结于光刻技术的进步,但这并不是半导体行业进行创新的唯一方式㊂的确,更精细的光刻技术可以制造更小的裸片,而更大的晶圆意味着每个晶圆拥有更多的裸片,这两者都可以降低技术价格㊂然而,半导体厂商的创新范围要更广㊂新的制造工艺和技术改进继续使硅MO S F E T和晶体管越来越接近完美的开关,而S i C和G a N等宽禁带器件则有潜力实现硅基材料所不能达到的目标㊂即使光刻技术保持不变,封装㊁管芯互连和小芯片方法在保持芯片创新方面也起到重要作用㊂最后,一些创新只是来自采用功能完善的产品(例如电机驱动器),并对它们进行了重新设计以应对下一个时代的挑战㊂相关链接[1]I n t e l s7n m I s B r o k e n,C o m p a n y A n n o u n c e s D e l a y U n t i l 2022,2023:h t t p s://w w w.t o m s h a r d w a r e.c o m/n e w s/i n-t e l-a n n o u n c e s-d e l a y-t o-7n m-p r o c e s s o r s-n o w-o n e-y e a r-b e h i n d-e x p ec t a t i o n s.[2]M o o r e s L a w:h t t p s://e n.w i k i p e d i a.o r g/w i k i/M o o r e% 27s_l a w.[3]C r a mm i n g M o r e C o m p o n e n t s o n t o I n t e g r a t e d C i r-c u i t s:h t t p s://h a s l e r.e c e.g a t e c h.ed u/P u b l i s he d_p a-p e r s/T e c h n o l o g y_o v e r v i e w/g o r d o n_m o o r e_1965_a r t i-c l e.pd f.[4]C h a l l e n g e s a n d F u t u r e D i r e c t i o n s f o r t h e S c a l i n g o fD y n a m i c R a n d o m-A c c e s s M e m o r y(D R A M):h t t p s:// w w w.r e s e a r c h g a t e.n e t/p u b l i c a t i o n/220497584_C h a l l e n-g e s_a n d_f u t u r e_d i r e c t i o n s_f o r_t h e_s c a l i n g_o f_d y n a m i c_ r a n d o m-a c c e s s_m e m o r y_D R A M.[5]C h i p l e t:h t t p s://e n.w i k i c h i p.o r g/w i k i/c h i p l e t.[6]H e t e r o g e n e o u s3D S y s t e m-i n-P a c k a g e I n t e g r a t i o n:h t-t p s://i n t e l.l y/2C X P97m.[7]E m b e d d e d M u l t i-D i e I n t e r c o n n e c t B r i d g e:h t t p s://w w w.i n t e l.c o m/c o n t e n t/w w w/u s/e n/f o u n d r y/e m i b.h t m l.[8]K I O X I A E u r o p e G m b H U n v e i l s5t h-G e n e r a t i o n B i C SF L A S H:h t t p://b i t.l y/k i o x i a-e i m.[9]W h y G a N W i l l B e K e y t o F e e d i n g P o w e r-H u n g r y5G N e t w o r k s:h t t p://b i t.l y/i n f i n e o n-e i m.[10]T A7291P,T A7291S/S G,T A7291F/F G B r i d g e D r i v-e r:h t t p s://t o s h i b a.s e m i c o n-s t o r a g e.c o m/i nf o/d o c ge t.j s p d i d=16128&p r o d N a m e=T A7291S.[11]T B67H450F N G:P WM C h o p p e r T y p e D C B r u s h e dM o t o r D r i v e r:h t t p://b i t.l y/t o s h i b a-e i m.本文授权来自本刊的合作伙伴E l e k t o r媒体集团,如果希望免费订阅E l e k t o r的英文在线内容,请访问h t t p s://w w w.e l e k t o r m a g a z i n e.c o m/㊂成都电子信息产业生态圈深圳推介会暨中国(西部)电子信息博览会发布会成功举办4月9日,由成都电子信息产业生态圈联盟和中电会展与信息传播有限公司主办,成都电子信息产业功能区㊁成都新经济活力区㊁成都科学城㊁金牛高新技术产业园区㊁成都芯谷和新津区牧山数字新城六个功能区协办,成都电子信息产业生态圈深圳推介会暨中国(西部)电子信息博览会发布会在深圳会展中心成功举办㊂成都市经信局通用电子产业处处长黄剑㊁新津区副区长叶尚敏以及成都高新区电子局副局长周志㊁金牛高新技术产业园区管委会主任王琦漪㊁郫都区现代工业港管委会主任景硕等领导出席会议,成都电子信息产业生态圈联盟理事长肖斌㊁中国半导体照明/L E D产业与应用联盟秘书长关白玉㊁深圳汽车电子行业协会副秘书长吴翊等六家行业组织负责人,以及创维㊁康佳㊁天马㊁麒麟㊁飞腾㊁永达㊁优必选等40余家深圳企业参会㊂此次会议是成都圈区首次联动开展的产业生态圈发展理念和建设成效的宣传推介,旨在进一步提升成都电子信息产业的国际标识度和品牌影响力㊂值得一提的是,会议现场还发布了成都电子信息场景应用需求和公共服务平台清单102条;四海万联汽车A I o T生态集成项目㊁精密结构件及模具项目等进行了现场签约,投资额近5亿元㊂成都市经信局相关负责人在致辞中表示:成都坚持以践行新发展理念的公园城市示范区为统领,推动成渝地区双城经济圈建设;以抓好四件大事㊁实施 幸福美好生活十大工程 为抓手,统筹做好 高质量发展攻坚年 各项工作;以产业生态圈构筑城市比较优势,以产业功能区重塑产业经济地理,推动经济组织方式和城市发展方式全方位变革,优化提升14个产业生态圈,规划布局66个产业功能区,建设2800万平方米高品质科创空间㊂。
摩尔定律讲义综述
4.技术组成:
汽车 通信 MTM 军事 娱乐 安全 医疗
三、Beyond CMOS
碳纳米管
2009年美国NSF启 动超越摩尔定律的科 学与工程 SEBML(Science and Engineering Beyond Moore‘s Law)项目要 求全新的科学、工程 和概念框架。例如: 碳纳米管、器件小型 化和系统中容错技术 等等。
Channel/Drain
Drain
• S/D leakage current • Gate leakage current
Power
• • • • •
Surface scattering - mobility High E-field - mobility DIBL drain to source leakage IOFF Subthreshold slope >> ln(10)kT/q IOFF VG - VT decrease ION
3.半导体发展趋势:
2001(年)
2003 2005 2007 2009 2011
130(nm)
90 65 45 32 22
4.装置
应用
5.困难:
5.1 制造成本的技术制约
硅片价格与掩模成本趋势
$1,600
制造成本
$1,400 $1,200 $1,000 $800 $600 $400 $200 $0 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 2008 2008 2009 2009 2009 0.35nm 0.25nm 0.18nm 0.15nm 0.13nm
6.解决方案
两个对策:More-Than-Moore & Beyond CMOS
高一化学摩尔定律公式
高一化学摩尔定律公式
摩尔定律是描述气体在一定条件下,压力、体积和温度之间的定量关系。
根据摩尔定律,当压力和温度保持不变时,一定量的气体的体积与其物质的摩尔数成正比。
摩尔定律可以用数学公式表示为:
V = nRT/P
其中,V表示气体的体积(单位为升),n表示气体的摩尔数,R为气体常数(8.314 J·mol-1·K-1),T表示气体的温度(单
位为开尔文),P表示气体的压力(单位为帕斯卡)。
根据摩尔定律公式,我们可以推导出以下关系式:
1. 当温度保持不变时,气体的体积与其摩尔数成正比。
2. 当物质的量和温度保持不变时,气体的体积与压力成反比。
3. 当物质的量和压力保持不变时,气体的体积与温度成正比。
摩尔定律公式的应用范围包括理想气体和高度稀薄的气体,且在相对较低的压力和温度条件下成立。
其实际适用性可能会受到气体分子之间相互作用和理想气体假设的影响。
总之,摩尔定律公式可以帮助我们计算和预测气体在不同条件下的体积变化,对于研究气体行为和进行相关实验具有重要意义。
芯片摩尔定律极限
芯片摩尔定律极限一、引言芯片摩尔定律是指每18-24个月,集成电路上可容纳的晶体管数量将翻倍,而芯片的价格将减半。
这个定律已经持续了几十年,但是随着技术的进步,它是否还能继续下去呢?二、摩尔定律的历史1. 摩尔定律的提出2. 摩尔定律的发展三、摩尔定律面临的挑战1. 物理极限2. 能源消耗3. 热量问题四、超越摩尔定律的方法1. 三维集成电路技术2. 光子计算机技术3. 量子计算机技术五、结论虽然芯片摩尔定律已经面临着诸多挑战,但是人类一直在探索超越它的方法。
未来,我们有理由相信,在科技不断进步的道路上,新一代芯片将会更加高效、节能和可靠。
二、摩尔定律的历史1. 摩尔定律的提出1965年4月19日,英特尔公司联合创始人戈登·摩尔在《电子学杂志》上发表了一篇题为《集成电路的未来》的文章。
在这篇文章中,他提出了著名的“摩尔定律”。
2. 摩尔定律的发展随着技术的进步,摩尔定律得到了验证和延伸。
从最初的每18个月翻倍,到后来变成了每24个月翻倍。
同时,芯片上可容纳的晶体管数量也从最初的几千个,增长到了现在的数十亿个。
三、摩尔定律面临的挑战1. 物理极限随着晶体管数量不断增加,芯片上元器件之间的距离也越来越小。
当距离缩小到一定程度时,量子效应就会产生影响。
这将导致信号传输速度变慢、能量消耗增加等问题。
2. 能源消耗随着芯片电路规模不断扩大,其能源消耗也逐渐增加。
这将导致芯片工作温度升高、寿命缩短等问题。
3. 热量问题由于能源消耗和晶体管数量不断增加,芯片产生的热量也越来越多。
如果不能及时散热,将会导致芯片损坏。
四、超越摩尔定律的方法1. 三维集成电路技术三维集成电路技术是指在同一芯片内部,将电路层叠起来,从而提高芯片的密度。
这种技术可以大幅度提高芯片性能,并减少能源消耗。
2. 光子计算机技术光子计算机技术是指利用光子代替传统的电子进行信息处理。
这种技术可以大幅度提高数据传输速度,并减少能源消耗。
芯片的尺寸缩小之路:摩尔定律的挑战与超越
02
芯片设计的影响
• 芯片设计的变革将推动半导体产业的创新发展 • 芯片设计的变化将影响计算机科学的研究方向与市场 需求
新型材料与制程技术的探索
01
新型材料的探索
• 新型材料如石墨烯、碳纳米管等 可以突破摩尔定律的限制 • 新型材料可以为半导体产业提供 新的发展方向
02
制程技术的探索
• 新型制程技术如光刻技术、纳米 压印技术等可以突破摩尔定律的限制 • 新型制程技术可以为半导体产业 提供新的发展方向
02
异构计算的发展
• 异构计算通过将不同功能的晶体管集成 在同一芯片上,提高芯片性能 • 异构计算可以更好地满足高性能计算、 人工智能等领域的需求
三维集成与封装技术的创新
三维集成技术的发展
• 三维集成技术通过将多层晶体管堆叠在 一起,提高芯片性能 • 三维集成技术可以更好地应对物理极限 与量子效应的挑战
摩尔定律的发展阶段及其里程碑
摩尔定律的发展阶段
• 初级阶段(1965-1975年):晶体管 数量翻倍,速度较快 • 中级阶段(1975-1995年):晶体管 尺寸缩小,速度放缓 • 高级阶段(1995-至今):多核处理器 与异构计算的发展,速度再次加快
摩尔定律的里程碑
• 1971年:英特尔推出第一款微处理器 Intel 4004 • 1993年:英特尔推出第一款奔腾处理 器,采用0.6微米制程 • 2007年:苹果推出第一代iPhone,采 用45纳米制程
封装技术的创新
• 封装技术通过将芯片与其他组件封装在 一起,提高系统性能 • 封装技术的创新可以提高芯片的可靠性, 降低生产成本
新型计算模型与器件的研发
01
新型计算模型的研发
• 新型计算模型如神经网络、量子计算等 可以突破摩尔定律的限制 • 新型计算模型可以为人工智能、大数据 等领域提供强大的计算能力
超越摩尔,一文看懂SiP封装技术
超越摩尔,一文看懂SiP封装技术根据TRS的定义:SiP为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件,形成一个系统或者子系统。
从架构上来讲,SiP是将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。
与SOC(片上系统)相对应。
不同的是系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式,而SOC则是高度集成的芯片产品。
1.1. More Moore VS More than Moore——SoC与SiP之比较SiP是超越摩尔定律下的重要实现路径。
众所周知的摩尔定律发展到现阶段,何去何从?行业内有两条路径:一是继续按照摩尔定律往下发展,走这条路径的产品有CPU、内存、逻辑器件等,这些产品占整个市场的50%。
另外就是超越摩尔定律的More than Moore路线,芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升方面,转向更加务实的满足市场的需求。
这方面的产品包括了模拟/RF器件,无源器件、电源管理器件等,大约占到了剩下的那50%市场。
针对这两条路径,分别诞生了两种产品:SoC与SiP。
SoC是摩尔定律继续往下走下的产物,而SiP则是实现超越摩尔定律的重要路径。
两者都是实现在芯片层面上实现小型化和微型化系统的产物。
SoC与SIP是极为相似,两者均将一个包含逻辑组件、内存组件,甚至包含被动组件的系统,整合在一个单位中。
SoC是从设计的角度出发,是将系统所需的组件高度集成到一块芯片上。
SiP是从封装的立场出发,对不同芯片进行并排或叠加的封装方式,将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件。
从集成度而言,一般情况下,SoC只集成AP之类的逻辑系统,而SiP 集成了AP+mobile DDR,某种程度上说SIP=SoC+DDR,随着将来集成度越来越高,emmc也很有可能会集成到SiP中。
摩尔定律
也有人从个人计算机(即PC)的三大要素--微处理器芯片、半导体存储器和系统软件来考察摩尔定律的正确性。微处理器方面,从1979年的8086和 8088,到1982年的80286,1985年的80386,1989年的80486,1993年的Pentium,1996年的 PentiumPro,1997年的PentiumII,功能越来越强,价格越来越低,每一次更新换代都是摩尔定律的直接结果。与此同时PC机的内存储器容量由最早的480k扩大到8M,16M,与摩尔定律更为吻合。系统软件方面,早期的计算机由于存储容量的限制,系统软件的规模和功能受到很大限制,随着内存容量按照摩尔定律的速度呈指数增长,系统软件不再局限于狭小的空间,其所包含的程序代码的行数也剧增:Basic的源代码在1975年只有4,000 行,20年后发展到大约50万行。微软的文字处理软件Word,1982年的第一版含有27,000行代码,20年后增加到大约200万行。有人将其发展速度绘制一条曲线后发现,软件的规模和复杂性的增长速度甚至超过了摩尔定律。系统软件的发展反过来又提高了对处理器和存储芯片的需求,从而刺激了集成电路的更快发展。
从技术的角度看,随着硅片上线路密度的增加,其复杂性和差错率也将呈指数增长,同时也使全面而彻底的芯片测试几乎成为不可能。一旦芯片上线条的宽度达到纳米(10-9米)数量级时,相当于只有几个分子的大小,这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化,致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作,摩尔定律也就要走到它的尽头了。
从经济的角度看,正如上述摩尔第二定律所述,目前是20-30亿美元建一座芯片厂,线条尺寸缩小到0.1微米时将猛增至100亿美元,比一座核电站投资还大。由于花不起这笔钱,迫使越来越多的公司退出了芯片行业。看来摩尔定律要再维持十年的寿命,也决非易事。
摩尔定律和超越摩尔定律
Thank you
Physics limit
Quantum effect:when the size become extremely small
we have to consider the quantum effect. That break the mechanics of the transistor.
At 10 nm gate lengths, the transistors continue
to function as MOS devices but they limited by off-state leakage
Transistor off-state leakage vs gate length
Thermal effect: with the large degree ofintegration ,more
heat is made .so IC need more energy and the heat reduce device’s performance .
High electric field: extreme small size lead low voltage
Gate(Au)
From the examples above ,we can see that there are too many means to improve the performance of semiconductor device and get over the shortage of the traditional technologies. However the most we need is advanced Processing Technology and efficient way to take the design into industry field. In the long term , we will meet a new great age of semiconductor
超越摩尔定律
超越摩尔定律作者:Mark Papermaster来源:《中国计算机报》2015年第02期在微处理器发展的前20年中,如何使其极速运行几乎是发展的唯一的目标。
而在过去10年,这一目标则持续围绕如何提高效率!乍一听很可笑,但如果您意识到机器在待机状态下比运行时更节能,就不会这么觉得了。
试想一下:当阿波罗13号的宇航员们遭遇险境时,让他们顺利返航的关键,就是关闭所有非必要系统来节省能源。
并且只有在系统工作所需的精确时间内才将其开启。
现代微处理器和片上系统可以自动完成这一动作,我们无需再等候任务控制中心的紧急指令。
现代硅芯片的准则是快速运行,然后关闭。
它们具备启用和管理单个功能块功耗的能力,从而更加智能地完成这一操作:选择运行关键任务和优化运行,或是关闭以节省电力。
信息技术是日常生活的一部分当我们乐此不疲地查看手持设备时,很少有人会想到究竟是什么样的IT基础设施才能做到将所有的信息都置于我们掌上。
而考虑运行这种基础设施所需能源的人,更是少之又少。
大多数人对于IT能效最关注的一点,就是希望电池能够支撑一整天使用。
从流媒体视频或音乐到共享照片,到社交媒体,再到跟踪我们的健身信息,抑或是评价餐厅,我们与互联网的联系从未如此紧密,而未来的发展没有终点。
智能手机风暴席卷全球始于2007年iPhone的推出。
随后开发商推出了各种我们能想得到的应用,智能手机成为我们生活中不可或缺的一部分。
例如,2012年的一篇报道指出,18岁至29岁的人群中大多数在睡觉时把智能手机放在身边。
计算设备正在飞速地渗透到日常生活。
接下来即将是可穿戴设备的天下,如谷歌眼镜、智能手表,以及各式各样的健身或健康监测设备。
而所有这一切的发生正是始于万物互联的物联网,大量设备或电器将与互联网连接,环绕计算(Surround Computing)将让我们随时享受超强计算性能,预测我们的需求,并且为我们无缝提供与环境相关的信息。
环绕计算可谓是一个物联网的超集合,因为它描述了我们将如何自然地与技术进行互动,以及技术将如何以各种新颖、令人激动的方式给我们带来更多的可能性。
半导体行业摩尔定理和超越摩尔的关系
半导体行业摩尔定理和超越摩尔的关系下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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对摩尔定律的发展,现在面临的挑战以及可能的解决方案的简述
对摩尔定律的发展,现在面临的挑战以及可能的解决方案的简述作者:曹阳软件工程摘要:简述了摩尔定律的发展,现在面临的挑战以及可能的解决方案,同时讨论了“超摩尔定律”的可能的发展方向。
关键词:摩尔定律;超越摩尔定律;正文:1965年,摩尔在《电子学》杂志上所发表的《让集成电路填满更多的组件》中首次提出了著名的摩尔定律,预言芯片中的晶体管数量将每年增加一倍。
随后在1975年,摩尔又在IEEE国际电子组件大会上提交了一篇论文,将摩尔定律由“每一年增加一倍”修改为“每两年增加一倍”。
而最为流传广范的版本“每18个月增加一遍”却在1997年被摩尔本人所否认。
这种趋势已经持续了超过半个世纪,然而摩尔定律仍然应该被认为是观测或推测,而非物理或自然法。
1959年,半导体厂商仙童公司推出了平面型晶体管,又在1961年推出了平面型集成电路。
这种平面制造工艺是用光刻技术来刻蚀出半导体的元器件,如二极管、三极管、电阻和电容等。
光刻"的精度不断提高是元器件的密度提高的关键,因而具有极大的发展潜力。
因此平面工艺被认为是"整个半导体的工业键",也是摩尔定律问世的技术基础。
摩尔定律在后来的发展中得到了很好的验证。
1975 年,在一种新出现的电荷前荷器件存储器芯片中,的确含有将近65000 个元件,与1965 年摩尔的预言一致。
另据Intel公司公布的统计结果,单个芯片上的晶体管数,从1971 年4004 处理器上的2300 个,增长到1997 年Pentium II处理器上的7.5 百万个,26年内增加了3200 倍。
如果按 " 每两年翻一番" 的预测,26 年中应包括13 个翻番周期,每经过一个周期,芯片上集成的元件数应提高2n倍(0 ≤ n ≤ 12),因此到第13 个周期即26 年后元件数与实际的增长倍数3200 倍可以算是相当接近了。
1994 年初,美国LSI公司研制成功集成度达900万个晶体管的逻辑芯片;1997 年,Intel推出了包含750 万个晶体管的奔腾处理器,这款新产品集成了Intel MMX媒体增强技术,专门为高效处理视频、音频和图形数据而设计。
MEMS—超越摩尔定律的突破口
MEMS ,超越摩尔定律的突破口技术分类: EDA 工具与服务工业电子 模拟设计 汽车电子 消费电子设计 医疗电子 | 2009-11-20王志华,《半导体国际》---EDN China半导体技术在摩尔定律上似乎走入了瓶颈期,而超越摩尔定律的新兴技术却受到了众多公司的青睐,其中MEMS 以无处不在的应用潜力攫取了业界大大小小公司的眼球。
日前,在由上海微系统与信息技术研究所、传感技术国家重点实验室、《半导体国际》、《EDN China 》主办的“MEMS 设计制造技术与产业化高峰论坛”上,来自产业链和学术界的专家汇聚一堂,分享了MEMS 设计制造技术的方案,探讨了MEMS 产业未来的发展之道。
相对于CMOS 工艺,MEMS 的复杂性在于其涉及机械、声学、光电、化学、生物等多学科,而两者都离不开EDA 软件工具的辅助设计来完成这些复杂工作,缩短开发时间、降低成本。
MEMS 设计工具供应商Coventor 中国区MEMS 产品经理覃裕平在介绍其“MEMS+IC ”的通用开发平台时指出,传统面向CMOS ASIC 的MEMS 芯片总是单独进行设计,此外MEMS 结构的设计采用三维CAD 系统,当把MEMS 设计转移到半导体电路模拟器和验证工具时,对工艺参数进行繁琐的手工翻译会带来诸多不便。
MEMS 与IC 设计流程的割离导致了冗长的开发周期和高额成本。
Coventor通过与Cadence 合作,于今年10月推出了MEMS+设计平台,集成Cadence Virtuoso IC 设计环境,更好地实现了“MEMS 结合IC ”设计流程的整合与标准化。
MEMS+参数化设计版式提供了新的标准,使得MEMS 生态系统内的各个合作伙伴间的通讯更加便利。
MEMS+涵盖了目前MEMS 设计所有动作定义,并不断更新定义库如微流体等。
Cadence VCAD APAC 模拟/混合信号设计经理张剑云指出,混合信号和MEMS 的集成有着复杂的流程,需要保证MEMS 设计与IC 设计的无缝结合。
超越摩尔定律的计算
超越摩尔定律的计算
摘要:
1.摩尔定律的概述
2.摩尔定律的发展与现状
3.超越摩尔定律的计算概念
4.超越摩尔定律的计算方法
5.超越摩尔定律的计算对未来的影响
正文:
【摩尔定律的概述】
摩尔定律是由英特尔公司创始人之一戈登·摩尔在1965 年提出的,其主要内容是:集成电路上可以容纳的晶体管数量,每隔18 到24 个月就会翻倍,而价格保持不变。
这一定律在过去的几十年里,一直引领着计算机行业的发展。
【摩尔定律的发展与现状】
从1971 年英特尔推出4004 微处理器,到如今智能手机、云计算等各种信息技术的广泛应用,摩尔定律一直在推动着计算机性能的提升和价格的下降。
然而,随着制程工艺的不断缩小,摩尔定律的持续性开始受到挑战。
【超越摩尔定律的计算概念】
超越摩尔定律的计算,指的是在传统的硅基半导体之外,寻找新的计算方式,以提升计算性能。
这包括了量子计算、生物计算、光子计算等新型计算技术。
【超越摩尔定律的计算方法】
量子计算利用量子力学的原理,以量子比特为基础进行计算,理论上可以实现指数级的计算速度提升。
生物计算则是利用生物体内的生物分子进行计算,其低能耗、高并行的特性,对解决某些特定问题具有优势。
光子计算则是利用光子进行计算,相较于电子,光子具有更高的速度和带宽,可以大幅提升计算性能。
【超越摩尔定律的计算对未来的影响】
随着摩尔定律的逐渐失效,超越摩尔定律的计算技术将成为未来计算领域的重要发展方向。
这将为人工智能、大数据、物联网等新兴领域提供强大的计算支持,推动社会的数字化、智能化进程。
超越摩尔定律的计算
超越摩尔定律的计算摘要:一、引言:摩尔定律的背景与局限性二、超越摩尔定律的计算技术发展趋势1.异质计算2.神经拟态计算3.量子计算4.生物计算三、我国在超越摩尔定律领域的进展1.政策支持与投入2.技术创新与突破四、面临的挑战与未来展望1.技术难题2.应用场景的拓展3.产业链的完善五、结论:计算能力的持续提升对人类社会的影响正文:随着科技的飞速发展,计算技术在人类社会中的地位日益重要。
自1965年摩尔定律提出以来,半导体行业一直遵循这一定律,努力提高集成度、性能和功耗。
然而,受制程工艺、物理极限等因素的制约,摩尔定律逐渐呈现出局限性。
在此背景下,超越摩尔定律的计算技术应运而生。
一、引言:摩尔定律的背景与局限性摩尔定律是指每18到24个月,集成电路上可容纳的晶体管数量翻一番,性能提升一倍。
这一定律在一定程度上揭示了半导体行业的发展规律,为信息技术产业的繁荣奠定了基础。
然而,随着制程工艺的不断缩小,晶体管的功耗、发热等问题逐渐凸显,同时,单纯依赖集成度提升所带来的性能提升也逐渐减弱。
这使得摩尔定律在面对未来计算需求时显得力不从心。
二、超越摩尔定律的计算技术发展趋势1.异质计算:通过将不同架构、工艺和功能的处理器集成在一起,形成一个协同工作的系统,提高整体计算性能。
异质计算可以充分利用各种处理器的优势,实现性能与功耗的平衡。
2.神经拟态计算:神经拟态计算借鉴生物神经网络的结构和功能,构建一种新型的计算模型。
这种计算方式可以实现高效的并行计算,适用于处理复杂任务和大规模数据。
3.量子计算:量子计算利用量子力学的原理,实现量子比特的叠加、纠缠和量子门操作。
量子计算在理论上可以实现比经典计算机更强大的计算能力,但仍需解决量子比特稳定性、误差纠正等技术难题。
4.生物计算:生物计算将生物学与计算机科学相结合,利用生物体内的信息处理机制进行计算。
这种计算方式具有自适应、低功耗等优点,有望为未来计算技术带来新突破。
三、我国在超越摩尔定律领域的进展1.政策支持与投入:我国政府高度重视计算技术的发展,出台了一系列政策支持和引导企业、科研机构投入超越摩尔定律的研究。
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Beyond CMOS (beyond silicon basic)
New devices model contains new principle and new materials or structures
Example of More moore
New structure
New technology
Gate
Source
Substrate
Channel/Drain
• • • • •
Drain
• S/D leakage current • Gate leakage current
Power
Surface scattering - mobility High E-field - mobility DIBL drain to source leakage IOFF Subthreshold slope >> ln(10)kT/q IOFF VG - VT decrease ION
create high electric field. It can destroy the mechanics of the devices
The result of high heat
Two ways for us
More moore(scaling):
1.geometry scaling :go on reduce the size on the logical memory at the horizontal direction and vertical directions 2. Equivalent scaling: Improved three-dimensional device structures and other new materials or none geometry technology
Moore’s Law observation that ,over the history of computing hardware the number of transistors on integrated circuit doubles every two years.
Describes a driving force of technological and social change in the late 20th and early 21st centuries. The period is often quoted as 18 months because of Intel executive David House, who
predicted that chip performance would double
every 18 months
Gordon Moore's original graph from 1965
The tendency of semiconductors development
The graphs tell us that the change tend of the degree of integration follow the Moore’s Law. At the same time,we can find that the feature size become small.In another we Rd,enlargement of the degree of integration due to narrow of devices.
First generation VLSI system
New VLSI system
MOS 0.03
0.01 0.003 1980 1990 2000
Limit of MOS
QED
2010
year
We can see that COMS scaling meets choke point with the reduce of size.
year 2001 2003 2005 2007 Size(μm) 0.18 0.15 0.13 0.1
2009
2011
0.07
0.05 Feature size change with time
Feature size with years
65 nm 2005
45 nm 2007
2times Transistor witching speed:promote more than 20% Transistor witch power:reduce more than 30%
At 10 nm gate lengths, the transistors continue
to function as MOS devices but they limited by off-state leakage
Transistor off-state leakage vs gate length
Transistor density:promote
Source- drain leakage power :reduce
more than
5times
Gate oxide leakage power:reduce
more than
10times
3 1 size/um 0.3 0.1
ASICs Advanced technology
Student Number:M201472140 Name: 辛超
Moore’s Law and the tendency of CMOS
scaling
The problem Moore’s Law and COMS scaling
meets
MTM or others
What’s the Moore’s Law?
Thermal effect: with the large degree ofintegration ,more
heat is made .so IC need more energy and the heat reduce device’s performance .
High electric field: extreme small size lead low voltage
what’s the problem CMOS scaling meet?
• Tunneling current IOFF • Gate depletion EOT
Gate stack
Source/Drain
• Parasitic resistance • Doping level, abruptness
Gate(Au)
From the examples above ,we can see that there are too many means to improve the performance of semiconductor device and get over the shortage of the traditional technologies. However the most we need is advanced Processing Technology and efficient way to take the design into industry field. In the long term , we will meet a new great age of semiconductor
Intel repors: At gate lengths of 20 & 15 nm, the devices still have excellent device characteristics, but off-state leakage and gate leakage do increase.
Physics limit
Quantum effect:when the size become extremely small
we have to consider the quantum effect. That break the mechanics of the transistor.
Thank you