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材料、結(jié)構(gòu)、芯片、系統(tǒng)——全方位研究尋求高功效

時間：2009-08-06 08:55:34

關(guān)鍵字：芯片 AN DARPA 電量

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[導(dǎo)讀]設(shè)計高功效電子設(shè)備將需要改變從后CMOS電路到智能建網(wǎng)各個級別的架構(gòu)，一些演講者在加州大學(xué)伯克利分校主辦的伯克利高功效電子系統(tǒng)研討會上指出。在美國，年耗電量總額估計約為3,700萬億度，其中電子設(shè)備年消耗量約

設(shè)計高功效電子設(shè)備將需要改變從后CMOS電路到智能建網(wǎng)各個級別的架構(gòu)，一些演講者在加州大學(xué)伯克利分校主辦的伯克利高功效電子系統(tǒng)研討會上指出。

在美國，年耗電量總額估計約為3,700萬億度，其中電子設(shè)備年消耗量約為290萬億度，建筑每年消耗約2,700萬億度，Lawrence Berkeley國家實驗室研究人員Bruce Nordman透露。

Nordman呼吁工程師們基于通用標(biāo)準(zhǔn)為智能型聯(lián)網(wǎng)建筑創(chuàng)建一種本質(zhì)上全新的架構(gòu)以便控制耗電量。

Nordman指出，目前的一些建筑控制設(shè)備(如可編程自動調(diào)溫器)，由于使用專利技術(shù)且使用不便，實際上會增加能量浪費?！斑@些產(chǎn)品應(yīng)具有通用性，因為不能互操作的系統(tǒng)越多，浪費的能量也越多。”他說。

行業(yè)也需對住宅功率控制給予更大關(guān)注，家庭耗電量約占建筑內(nèi)耗電總量的57%，而商業(yè)機構(gòu)耗電量約占商業(yè)建筑內(nèi)耗電量的30%，他補充道。

在系統(tǒng)級，Norman正在尋找使PC和機頂盒可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中存儲其狀態(tài)信息的方式，以便使這些設(shè)備在睡眠模式仍可對網(wǎng)絡(luò)通訊做出響應(yīng)。“這可以把系統(tǒng)功耗降低50%，非常值得為之付出努力?！彼f。

在許多情況下，與減少正常工作功耗或把系統(tǒng)關(guān)閉相比，保持系統(tǒng)盡可能長地處在睡眠狀態(tài)可以節(jié)省更多的能量?！啊P(guān)閉’是20世紀(jì)的思想，”他說，“把電路和網(wǎng)絡(luò)從睡眠模式轉(zhuǎn)到關(guān)閉狀態(tài)節(jié)省的能量不多，但從工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入睡眠模式卻可以節(jié)省極大的能量。”

在芯片級，“到了該超越CMOS考慮新的量子躍變的時候了”，美國國防部高級研究項目局(Darpa)項目總監(jiān)Michael Fritze說。

Fritze詳細(xì)介紹了多個使用炭納米管等材料和微機電系統(tǒng)技術(shù)來創(chuàng)建功耗比目前的CMOS器件更低的存儲芯片的Darpa項目。

例如，一些研究人員(如伯克利的Chenming Hu)在開發(fā)波段到波段隧道晶體管，同CMOS電路相比，其工作功率有望降低25倍，待機功率有望降低100倍。

“這是一類新的物理理論，它利用隧道來獲取更陡(功率上升)的斜率?！盕ritze介紹，“這難度極大，但值得嘗試?！?/FONT>

另一個Darpa項目是使用所謂的旋轉(zhuǎn)力矩技術(shù)來創(chuàng)建一種具有DRAM和SRAM的容量和響應(yīng)速度的非易失性存儲器。

在Darpa內(nèi)部，這只是非易失性存儲器項目(至少有2個)中的一個?！拔覀冋l也無法預(yù)測哪個架構(gòu)最有潛力；還有許多項目正在考慮中?！盕ritze說。

幾家新創(chuàng)公司正在開發(fā)閃存的高功效替代物，其中一些可能會先于Darpa進入市場，KPCB風(fēng)險投資公司風(fēng)險投資家、Sun微電子公司的創(chuàng)始人Bill Joy在做主題演講時表示。

在一次視頻采訪中，Joy指出盡管風(fēng)險資金投資緊縮，但一些新創(chuàng)公司仍獲得了研究各種清潔技術(shù)的資金。

資金和技術(shù)壓力是影響高能效電子能否取得下一次大躍進的重要因素。英特爾公司研究人員George Bourianoff介紹了這家CPU巨頭通過目前使用的高k/金屬門45納米工藝把電路泄漏降低了5倍的方法。

“想要繼續(xù)降低泄露電流會很困難?！彼f?！拔覀冊谒蓄I(lǐng)域都在穩(wěn)步地向前推進，但不能無限期地這樣發(fā)展，所以我們在尋找新的材料和結(jié)構(gòu)。”

Bourianoff回顧了在旋轉(zhuǎn)電子學(xué)和相變器件領(lǐng)域的一些最新進展。隨著芯片制造商推進到CMOS之外，可能在4年內(nèi)就會需要這些技術(shù)，他說。

“人們開始坐立不安，感受到壓力?！彼f，“好消息是，可選材料已縮小到石墨烯等幾種?！?/FONT>

這次伯克利研討會是Citris研究中心主辦的，會議聚集了約1,000位研究者。該中心最近搬到位于伯克利的新邸，該中心將把一個納米制造實驗室設(shè)在那里。

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