Als je een lezer was van IEEE-spectrum in 2023 met interesse in halfgeleiders, zegt deze lijst met de beste verhalen een aantal interessante dingen over jou. Je hield bijvoorbeeld van schandaal en snelheid. Maar je bent ook een kritisch en toekomstgericht persoon. Je wilde weten wat de toekomst van de moist van Moore is en wie deze zou laten gebeuren. Je wilde ook weten hoe halfgeleiders zal een rol spelen in de strijd klimaatverandering.
Wij laten je alvast proeven van de volgend jaar in halfgeleidersen we kunnen niet wachten om te zien wat jij het meest leest in 2024.
1. Een lelijk hoofdstuk in chipontwerp beëindigen
Chung-Kuan Cheng et al.
In 2022 ontstaat er een schisma in de wereld van chipontwerp en bij Googlen barstte los in de open lucht. Het ging om een versterkend lerend AI-systeem dat Googlen gebruikt om een belangrijke stap te zetten in het aanleggen van stukjes logica en geheugen voor zijn AI-acceleratorchips, of TPU’s. Uit onderzoek gepubliceerd in Natuur in 2021 beweerde Google dat het de beste academische algoritmen en menselijke chipontwerpers versloeg bij het vinden van de optimale lay-outs. Een rivaliserende groep bij Google antwoordde dat dit niet het geval was, maar het bedrijf wilde de resultaten van de rivaal niet publiceren. Toen er voorafgaand aan een grote conferentie een versie uitlekte, werden de zaken lelijk.
Een jaar later werd een groep onder leiding van IEEE-collega Andrew Kahng rapporteerde onderzoek waarvan hij zei dat het bedoeld was om de gemeenschap voorbij de onaangename episode te helpen. Het onderzoek van Kahng ondersteunde grotendeels de visie van de rivaliserende groep. Het heeft sindsdien geleid tot een redactionele uiting van bezorgdheid van Natuur, en Kahng heeft het hoofdartikel dat oorspronkelijk bij het artikel van Google zat ingetrokken. Maar de zoekgigant steunt nog steeds zijn AI. Nog in augustus 2023, Jef Deanhoofdwetenschapper bij Google DeepMind, zei dat vergeleken met andere methoden die het TPU-team beschikbaar had, 26 van de 37 blokken van de TPU beter presterende lay-outs hadden vanwege de AI, en 7 van de 37 blokken even goed presteerden.
2. Amerikaanse universiteiten bouwen een halfgeleiderpersoneel op
Peter Adams
Met de Amerikaanse CHIPS en Science Act Omdat het plan is om tientallen miljarden {dollars} in de chipproductie in de Verenigde Staten te pompen, is de vraag gerezen: “Wie gaat er in deze nieuwe fabrieken werken?” Als jarenlange bijdrager Prachi Patel Volgens rapporten vernieuwen universiteiten in de Verenigde Staten, vooral die dichtbij grote bouwprojecten, als reactie hierop hun halfgeleideronderwijsaanbod. De hoop is om getalenteerde studenten weg te leiden van de aantrekkingskracht van AI en andere hete velden en hen te sturen in de richting van het maken van de chips die AI mogelijk maken.
3. Thermische transistors kunnen hitte verwerken zonder bewegende delen
H-Lab/UCLA
In november rapporteerden onderzoekers van de Universiteit van Californië, Los Angeles de uitvinding van een thermiek transistor, het eerste solid-state apparaat dat een elektronisch signaal gebruikt om de warmtestroom te regelen. Warmteafvoer is al lang een beperking voor de processorprestaties, en het zal alleen maar moeilijker worden naarmate processors een verzameling van 3D-gestapelde chiplets. Zelfs de huidige geavanceerde methoden reageren traag op veranderingen in de chiptemperatuur vergeleken met een thermische transistor, die de warmtegeleiding zo snel als 1 megahertz kan in- en uitschakelen.
4. Binnenin de wetmachine van Moore
ASML
Excessive ultraviolette lithografie was al tientallen jaren in de maak en werd pas een paar jaar geleden in gebruik genomen om patronen op nanometerschaal te printen op de meest geavanceerde chips. Het is al tijd voor een improve. Als engineers bij ASML uitgelegd in Spectrumhet augustusnummer, is de versie van de technologie die nu wordt gebruikt beperkt tot het maken van patronen met een resolutie van ongeveer de golflengte van het licht, 13,5 nanometer. Om onder die limiet te komen, moesten ingenieurs een aantal grote wijzigingen aanbrengen in de optica van het systeem en alle daaropvolgende problemen oplossen. Overigens is dit niet de enige verbetering voor EUV die eraan komt. Nieuwe technologie, die lijkt op een brandstofcel die omgekeerd werkt, zal de technologie groener maken. Je kunt over beide horen in deze aflevering van IEEE-spectrum’s Fixing the Future-podcast.
5. Galliumnitride en siliciumcarbide strijden om dominantie van groene technologie
Peter Adams
We maken ons steeds meer zorgen over de CO2-voetafdruk van de productie van halfgeleiders, maar dit verhaal was eigenlijk een overwinning voor het klimaat. Siliciumcarbide en galliumnitride vermogenshalfgeleiders zijn beide efficiënter dan hun silicium-tegenhangers. De vraag IEEE-spectrum Het antwoord dat ik zocht was: welke van deze halfgeleiders met een grote bandafstand werkt wanneer het beste? Het antwoord is ingewikkeld maar fascinerend. Eén ding is duidelijk: beide halfgeleiders zullen voorkomen dat er veel koolstof in de atmosfeer terechtkomt.
6. Intel is all-in op het gebied van stroomvoorziening aan de achterkant
Chipmakers plannen een grote verandering in de architectuur van interconnecties in geavanceerde processors. Sinds de uitvinding van het IC is al het metaal dat transistors verbindt, boven het siliciumoppervlak gevormd. Dat heeft tientallen jaren goed gewerkt, maar daar moet een einde aan komen. Er bestaat een fundamentele spanning tussen wat datadragende interconnects nodig hebben en wat stroomdragende interconnects willen. Kortom, er gaat minder energie verloren als de verbindingen die dit transporteren kort en breed zijn. Daarom bedachten onderzoekers een plan om het stroomleveringsnetwerk naar de onderkant van het silicium te verplaatsen, waar metalen lijnen breed en geleidend konden worden gehouden. Dat laat meer ruimte over om de gegevensdragende lijnen hierboven beter in te pakken. Intel was de eerste chipmaker die aankondigde chips te gaan produceren met behulp van stroomafgifte aan de achterkant, een technologie die het PowerVia noemt. In juni deelde het bedrijf resultaten waaruit bleek dat PowerVia op zichzelf al tot een prestatieverbetering van ongeveer 6 procent leidt, wat ongeveer de helft is van wat je normaal gesproken krijgt als het aantal transistors op grote schaal wordt teruggeschroefd. Intel gaat een CPU maken die gebruikmaakt van de combinatie van PowerVia en nieuwe transistors die het RibbonFET’s noemt in 2024.
7. Vier manieren om lasers op silicium te plaatsen
Emily Kuiper
Silicium is geweldig voor veel dingen. Lasers maken hoort daar niet bij. Maar het hebben van een laser op een siliciumchip misplaced een heleboel lastige integratieproblemen op die zouden kunnen helpen snelheidsgegevens tussen processors en andere chips. Daarom hebben ingenieurs praktische manieren bedacht om lasers gemaakt van samengestelde halfgeleiders op siliciumwafels te integreren, en dit op een manier die maakbaar en relatief goedkoop is. We hebben je er vier laten zien, gerangschikt van de meest volwassen tot de verst verwijderde.
8. Deeltjesversneller op een chip bereikt een cent
FAU/Laserfysica/Litzel/Kraus
Er zijn maar weinig technologieën die versies hebben die zowel de grootte van een stad als de grootte van een kleine munt hebben. Maar nu kunnen deeltjesversnellers die declare ook maken. In plaats van elektrische velden te gebruiken om de snelheid van elektronen langs een lang spoor te verhogen, gebruikten wetenschappers in Duitsland licht om ze door een groef van slechts nanometer breed en 0,5 millimeter lang te ritsen. Op die schaal is het elektrische veld dat de elektronen voortstuwt afkomstig van het oscillerende elektrische veld van het licht. Elektronen gingen 40 procent sneller onder invloed van de versneller. De wetenschappers hopen dat ze ze ooit kunnen zappen naar snelheden die nuttig zijn voor medisch onderzoek en andere toepassingen.
9. Onderzoekers ontdekken de snelste halfgeleider tot nu toe
Jack Tulyag/Columbia Universiteit
Wat heeft 6 reniumatomen, 8 seleniums en 12 chlooratomen? De snelste halfgeleider die ooit is ontdekt, dat is wat. Dit molecuul vormt superclusters die zich gedragen als één groot atoom, maar met eigenschappen die geen van deze elementen heeft. Het geheim van zijn snelheid ligt in het gedrag van fononen, quasideeltjes gevormd door trillingen in een vaste stof. Meestal vertragen fononen de werking, deels door interferentie met excitonen, gebonden elektronenparen en positief geladen gaten. In plaats van excitonen rond te slaan, binden fononen in dit molecuul zich eraan en creëren een nieuw quasideeltje dat vrijelijk door de halfgeleider kan stromen met tweemaal de snelheid van elektronen. Jammer dat renium een van de zeldzaamste elementen op aarde is.
10. De praktische kracht van het samensmelten van fotonen
Tsjaad Hagen
Siliciumzonnecellen zijn relatief goedkoop en overvloedig aanwezig, maar ze missen veel energie in zonlicht. In principe wordt er geen kleur licht gebruikt met een energie die kleiner is dan de bandafstand van silicium. Maar wat als we die kleuren konden omzetten in de favoriete tinten van silicium? Onderzoekers van Stanford legden uit hoe dat precies in zijn werk gaat. Door een ingewikkeld proces van elektronenuitwisseling tussen meerdere moleculen en energietoestanden hebben ze een manier gevonden om twee nutteloze fotonen om te zetten in één bruikbaar foton. De gevolgen voor fotovoltaïsche energie zou enorm kunnen zijn.
Van uw siteartikelen
Gerelateerde artikelen op web