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  • MIT 用碳纳米管制造的 16 位微处理器芯片问世，又是世界最大？

    MIT 用碳纳米管制造的 16 位微处理器芯片问世，又是世界最大？

    8月29日讯，最近发布大芯片的新闻可不在少数，今天MIT的研究员又发布了一款用碳纳米管制造的最大的计算机芯片。 来自MIT的Gage Hills等人今天在Nature发表论文，报告了碳纳米管芯片制造领域的一项重大进展：一个完全由碳纳米晶体管构成的16位微处理器。这是迄今为止用碳纳米管制造的最大的计算机芯片。 几十年来，电子技术的进步一直由硅晶体管尺寸的不断缩小而推动。然而，硅晶体管缩小变得越来越困难，现在的收益正在递减。 以半导体碳纳米管为基础的晶体管作为先进微电子器件中硅晶体管的替代品，显然很有前景。但碳纳米管固有的纳米级缺陷和可变性，以及处理它们面临的挑战，阻碍了它们在微电子领域的实际应用。 作者表示，他们利用14000多个碳纳米管晶体管制造出一个16位微处理器，证明可以完全由碳纳米管场效应晶体管(CNFET)打造超越硅的微处理器，其设计和制造方法克服了之前与碳纳米管相关的挑战，有望为先进微电子装置中的硅带来一种高效能的替代品。 他们将这个处理器命名为RV16X-NANO，这款16位的微处理器基于RISC-V指令集，在16位数据和地址上运行标准的32位指令，包含14000多个互补金属氧化物半导体 CNFET，并使用行业标准的工艺流程进行设计和制造。

    时间：2019-08-29 关键词： 芯片 计算机芯片 行业资讯 碳纳米管芯片

  • 计算机芯片爆出重大漏洞，可能导致电子设备失效！

    近日，据国外媒体报道，华盛顿州立大学的一个研究小组发现了高性能计算机芯片中，存在一个可能导致电子设备失效的重大且未知的漏洞。 研究人员发现，如果有人通过故意增加恶意负载，可能会破坏芯片上的通信系统，并大大缩短整个计算机芯片的使用寿命。     这个图显示了一个3D多核芯片，其中处理核心通过垂直链接连接 该研究是由华盛顿州立大学电气工程和计算机科学学院助理教授帕莎·潘德(Partha Pande)的领导下开展的，并在最近的2018年IEEE/ACM 国际网络研讨会上进行了报告。 帕莎·潘德的研究小组一直致力于研究计算机芯片的漏洞，以此来防止某些对日常生活中电子产品的恶意攻击。 目前一些消费类电子产品供应商，如苹果和三星等公司就曾被指控利用自己电子产品的漏洞，向用户发送软件更新，故意降低早期手机型号的速度，以鼓励客户采购新产品。     研究人员此前已经研究过计算机芯片组件，例如处理器、内存和安全漏洞电路，但是这次华盛顿大学的研究小组发现了更严重的漏洞，其存在于精密通信主干网中具有高性能的计算机芯片中。 潘德说：“通讯系统是把所有计算机系统粘合在一起的‘胶水’，当它发生故障时，整个系统就会崩溃。” 高性能计算机往往使用大量处理器，应对大数据应用程序和云计算，其中就需要通信系统协调处理器和内存的工作。研究人员正在努力增加处理器内核的数量，并将高性能的功能整合到手持设备中。     研究人员设计了三种“构造巧妙”的恶意攻击来测试通信系统，这种攻击增加了电迁移引起的应力和串扰噪声。研究人员发现，通信系统中数量有限的重要垂直链接特别容易受影响而失效。这些链接的作用是将堆栈中的处理器连接起来，从而允许它们进行对话。 潘德说：“我们确定了一个代理如何能够针对通信系统启动芯片中的故障做手脚。研究委员会过去尚不清楚通信系统会起到的作用和威胁。” 研究人员现在将致力于研究应对这一问题的方法，例如自动检测和阻止攻击的技术和算法。

    时间：2018-12-14 关键词： 处理器 电子设备 计算机芯片

  • DNA“折纸术”有助研发速度更快更廉芯片

    为了使计算机芯片速度更快、价格更便宜，电子产品制造商往往采用削减生产成本或者缩小元件尺寸的方法，但美国杨百翰大学的研究团队报告称，DNA“折纸术”可能有助实现这一目标。该团队日前在美国化学学会第251届全国会议暨博览会上提交了相关成果。       参与研究的亚当·伍利博士说，DNA的体积非常小，具有碱基配对和自组装的能力，而目前电子厂商生产的芯片最小为14纳米制程，这比单链DNA的直径大10倍以上，也就是说，DNA可成为构筑更小规模芯片的基础。 DNA最为人熟知的是由两条单链构成的双螺旋结构。其“折纸术”则是通过将一条长的DNA单链与一系列经过设计的短DNA片段进行碱基互补，从而可控地构造出高度复杂的纳米结构。但伍利的团队并没满足仅仅复制通常在传统的二维电路中使用的扁平结构。他们使用DNA作为支架，然后将其他材料组装到DNA上，形成电子器件。具体是利用DNA“折纸术”组装了一个三维管状结构，让其竖立在作为芯片底层的硅基底上，然后尝试着用额外的短链DNA将金纳米粒子等其他材料“系”在管子内特定位点上。 伍利表示，在二维芯片上放置元件的密度是有限的，而三维芯片上可以整合更多的元件。但问题是，DNA的导电性能太差。研究人员为此正在测试管子的特性，并计划在管子内部加入更多组件，最终形成一个半导体。 该团队的最终目标是将这种管子，或者其他通过DNA“折纸术”搭建的结构放到硅基底的特定位置，并打算将金纳米粒子与半导体纳米线连成一个电路。 伍利指出，传统芯片制造设施的成本超过10亿美元，部分原因在于生产尺寸极小的芯片组件需要价格昂贵的设备，并且多步骤生产过程需要数百台仪器。相比之下，如果将DNA“折纸术”这种自组装技能应用于制造计算机电路，将大大节约成本

    时间：2016-03-23 关键词： dna 纳米结构 计算机芯片

  • 内存不足8KB的古董芯片 竟然拍出1300美元高价

    内存不足8KB的古董芯片 竟然拍出1300美元高价

    近日消息，据国外媒体报道，10年前的科技产品通常会被扔进垃圾堆，不过年头再久远一些的产品多半会成为有价值的纪念品，和珠宝一样走进拍卖行。达拉斯文物拍卖行现正拍卖一块4.25英寸大小的计算机芯片。这块芯片来自“双子座3号”绕地飞行太空舱的电脑。 该芯片存有4096位信息，相当于512字节。(相比来看，一封内容仅为“Hello”的电子邮件就有8KB大小，即8000个字节)。 现代智能手机的存储量大约是这块芯片的2.5亿倍。 与此同时，伦敦克里斯蒂拍卖行还在拍卖一款1976年的Apple 1型个人电脑。除电脑本身外，随同拍卖的还有原装使用手册，以及一张签有“史蒂夫·沃兹尼亚克的苹果电脑”字样的明信片。 那块有关太空探索的芯片目前拍价达到了1300美元，超出拍卖所此前预计的1200美元。而克里斯蒂拍卖行给苹果电脑定下的起拍价为37万美元，并预计成交价格在46万美元到77万美元之间。 以后别收集邮票了，改行收集旧芯片吧，23333

    时间：2015-10-27 关键词： 趣科技 古董芯片 计算机芯片

  • 摩尔定律还能存活多久？细数计算机芯片这些年的光辉岁月

    据报道，1960年，在宾夕法尼亚大学举办的国际固态电路会议上，名为道格拉斯·恩格尔巴特(Douglas Engelbart)的年青计算机工程师介绍了简单但具有开创性意义的概念：缩小(scaling)。 恩格尔巴特从理论上阐明，随着电路尺寸越来越小，元器件速度将越来越快，能耗、制造成本会越来越低，这一切都呈加速发展态势。恩格尔巴特后来发明了计算机鼠标和其他个人计算技术。 当天坐在台下听恩格尔巴特演讲的听众中就有后来与其他人联合创建了英特尔的戈登·摩尔(Gordon Moore)。1965年，摩尔量化了缩小原理，提出对计算机时代产生了深远影响的摩尔定律。他预测，在至少10年内，芯片集成的晶体管数量将每年翻一番，从而导致计算机处理能力大幅度提高。 他的预测发表在1965年4月份的《电子学》杂志上，后来被称作摩尔定律。这不是一条物理学定律，而是对一个新兴产业的观察结果，在此后的半个世纪中，摩尔定律被证明是有效的。 在1960年代早期，宽度约与棉纤维相当的一个晶体管，按现在的美元计算价格约为8美元(约合人民币51元)。目前，指甲盖大小的芯片可以集成数十亿个晶体管，晶体管的价格已经下降到1美分(约合人民币6分钱)能买好多的水平。 计算机芯片的发展帮助硅谷给世界带来了令人吃惊的进步，其中包括PC、智能手机和互联网。但是，最近数年，根据摩尔定律预测的芯片发展速度放慢了。约10年前，芯片速度停止进一步提高，新一代芯片问世的时间延长，单个晶体管的成本不再下跌。 《纽约时报》表示，技术专家现在认为，新一代芯片的问世会更慢，两代芯片之间的间隔将延长至2.5-3年。他们担心，到2020年代中期，届时仅由数个分子构成的晶体管将无法可靠地工作。除非有新的技术突破问世，摩尔定律时代将告终结。 博通首席技术官亨利·萨缪里(Henry Samueli)在谈到摩尔定律时说，“它头发已经花白，已经年老了。摩尔定律尚未死亡，但即将退休。” 1995年，摩尔将晶体管数量翻番的时间修改为2年。他认为摩尔定律能在如此长时间内有效是了不起的，最近在纪念摩尔定律问世50周年的一次会议上表示，“最初时考虑它的有效时间是10年，我认为这已经够长了。” 但一个问题是，一旦不断提高的速度、不断降低的能耗需求和更低的价格这一组合无法持续下去，会出现什么情况? 英特尔前电子工程师罗伯特·科威尔(Robert P. Colwell)说，出现这种情况的影响远不仅仅局限于计算机产业。科威尔在英特尔曾负责领导奔腾芯片的设计。 科威尔说，“以汽车产业为例。过去30年推动汽车产业创新的是摩尔定律。”汽车产业在引擎控制器、防抱死刹车、导航、娱乐和安全系统方面的大多数创新都来自价格越来越低的半导体。 硅谷却没有这种担忧。过去30多年来，计算产业一直声称计算速度会更快，容量会更高，价格会更低。这被描述为互联网时代，甚至是奇点(即计算机的处理能力将超过人的智能)。 物理极限 芯片是由金属连线和基于半导体材料的晶体管组成的。最先进晶体管和连线的宽度小于光的波长，最先进电子开关的尺寸小于生物病毒。 芯片采用光刻工艺制造。自1950年代末被发明以来，光刻工艺一直在不断发展。目前，芯片光刻工艺已经发展到使用紫外激光。 由于元器件和连线的尺寸已经缩小到只有几个分子大小，工程师在芯片设计中采用了计算机模拟技术。设计自动化软件厂商Mentor Graphics首席执行官瓦尔登·莱因(Walden C. Rhines)表示，“这是在戏耍物理学。” 如果由恩格尔伯特首先描述的这种“缩小”不能持续下去，大型芯片厂商该如何应对呢?《纽约时报》称，其一，它们可以转向软件或新的芯片设计，从相同数量的晶体管中“榨取”更高的计算能力。 另外，芯片产业还寄希望于新材料。专用芯片厂商Efficient Power Conversion Corporation首席执行官、物理学家亚力克斯·里道(Alex Lidow)说，其他材料可能取代硅，被用来生产更小的晶体管、新型存储设备、光通讯设备。 还有许多全新技术，例如量子计算——如果实用化，将大大提高计算速度;自旋电子学——能使未来的计算技术进入原子量级器件时代。 最近，业界对一种被称作极紫外线光刻的技术非常乐观。如果获得成功，它将使芯片厂商采用更先进的工艺生产芯片，同时简化芯片生产过程。但这一技术尚未在商业生产中得到验证。 今年早些时候，荷兰光刻机厂商ASML表示，已经获得美国一家客户的巨额极紫外线光刻机订单，大多数业内人士都认为这家客户是英特尔，这意味着英特尔在制造工艺方面将比其他芯片厂商领先一步。 不同于三星、台积电等主要竞争对手的是，英特尔高管坚信公司在可预见的将来能继续降低芯片制造成本，他们不认可晶体管价格已经趋于稳定的观点。 尽管如此，英特尔也不能完全“藐视”物理学。英特尔7月份表示，它将把采用10纳米工艺技术的时间推迟到2017年。这打破了英特尔一年换用新生产工艺、下一年采用新芯片架构的新产品发布周期。 英特尔首席执行官科再奇(Brian Krzanich)在一次分析师电话会议上说，“最近的两次技术转换已经表明，我们采用新工艺的周期接近2年半而非2年。” 不再有顺风车 《纽约时报》指出，对这些问题的乐观看法是，芯片开发的放缓将导致更激烈的竞争和更多创造性。许多半导体厂商都不像四大芯片制造商GlobalFoundries、英特尔、三星和台积电那样有先进的制造工厂。 哈佛商学院教授大卫·约菲(David B. Yoffie)说，芯片制造工艺发展放缓可能使得稍微落后一些的厂商能在不要求最先进性能的市场上竞争。 即使不断缩小的晶体管尺寸不会使芯片更快、更廉价，也会降低芯片能耗。将于2010年代末问世的超低能耗计算机芯片在有些情况下甚至不要求使用电池供电，而能够利用太阳能、振动、无线电波甚至汗液供电。 这些芯片会催生什么样的产品?没有人知道。但产品设计人员将被迫以不同方式思考他们开发的产品，而不能坐等处理能力更强大的芯片。借助摩尔定律，计算机尺寸越来越小，但在设计方面并没有什么突破。苹果前高管托尼·法德尔(Tony Fadell)表示，“过去，设计师很懒散。” 物理学家卡佛·米德(Carver Mead)说，“过去我们基本上是在搭顺风车，这真的很蠢，但很有效。” 事实上，摩尔定律至少在未来10年还会有效。如果不是这样，人类将必须更有创意。

    时间：2015-09-29 关键词： 摩尔定律 计算机芯片

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