Борьба за энергоэффективность классических полупроводников выходит на новый уровень. Стартап NeoLogic из Израиля на пальцах объяснил отсталость техпроцессов КМОП-производства чипов и предложил перейти на техпроцесс КМОП+ (CMOS+), лишённый множества недостатков предшественника. Это тем более важно в условиях повсеместного насаждения искусственного интеллекта и нейросетей, которые пожирают всю свободную энергию, где бы то ни было.

Обзор смартфона HUAWEI Pura 80 Ultra: зум, которому нет равных

Обзор смартфона HONOR 400: реаниматор

HUAWEI Pura 80 Ultra глазами фотографа

Пять причин полюбить HONOR 400

Обзор рейтингового режима Warface: просто освоиться, сложно оторваться

Обзор ноутбука Acer Swift Go 14 (SFG14-63-R7T4) с процессором Ryzen 9 8945HS и OLED-экраном

Руководство NeoLogic. Источник изображения: NeoLogic

Идеи NeoLogic нашли отклик в сердцах инвесторов. Недавно компания привлекла $10 млн для разработки энергоэффективных серверных процессоров, первую версию которого намерена представить до конца текущего года, а уже в 2027 году разработчик намерен приступить к массовому внедрению новой парадигмы в серверных и других решениях.

Так что же предлагает NeoLogic взамен комплементарной структуры металл–оксид–полупроводник, представляющей собой массив элементов из тесно связанных пар транзисторов с разной проводимостью?

Схемы КМОП изобретены в начале 60-х годов прошлого века и стали спасением для электроники 90-х и всех последующих лет. За счёт тесного размещения на кристалле множества пар разнополярных транзисторов они обеспечивают высокое быстродействие, обладают меньшими задержками и отличаются минимальным потреблением в статическом режиме. Их главный недостаток — сравнительно большая площадь на кристалле за счёт «удвоения» количества затворов. Инженеры NeoLogic предложили исправить это, явив миру упрощённые затворы, которые они назвали «элементы с пониженной сложностью» (reduced-complexity gates).

Компания NeoLogic утверждает, что её подход позволяет уменьшить размер процессоров на 40 % при одновременном снижении вдвое их энергопотребления. Чем меньше транзисторов в чипе, тем меньше энергии он потребляет. Более того, при определённой схемотехнике число транзисторов при использовании технологии CMOS+ можно будет сократить до трёх раз. Но и это ещё не всё. В рукаве NeoLogic есть ещё два туза: «одноуровневые затворы» и новая архитектура буфера обмена.

В обычных условиях CMOS-чипы имеют ограниченное число входов для обработки данных. Увеличение таковых для распараллеливания вычислений значительно усложняют схему и увеличивает потребление. NeoLogic заявляет, что её технология CMOS+ позволяет добиться небывалого параллелизма за счёт одноступенчатых затворов транзисторов. По словам компании, эти затворы могут обрабатывать значительно больше данных параллельно, чем стандартная схема CMOS, при меньшем потреблении энергии.

Наконец, буферы в схемотехнике CMOS+ оптимизирован для повышения энергоэффективности. В частности, NeoLogic предлагает увеличить площадь под буфер (какая неожиданность!).

Компания NeoLogic была основана в 2021 году главным исполнительным директором Ави Мессикой (Avi Messica) и техническим директором Зивом Лешем (Ziv Leshem). Разработчики уверены, что процессоры на базе CMOS+ будут пригодны для работы с моделями искусственного интеллекта. Компания считает, что её технология позволит работать в режиме принятия решений с меньшими энергозатратами, чем видеокарты.

Бельгийский исследовательский центр Imec сообщил о прорыве в производстве лазерных диодов в рамках классического КМОП-процесса. Традиционно для этого использовались подложки из редких элементов и соединений, тогда как недорогой кремний всегда оставался за бортом. Это затрудняло развитие кремниевой фотоники, поскольку выращивание лазерных элементов в составе обычных чипов было невозможно. Опыт Imec меняет ситуацию: теперь лазеры можно выращивать на кремнии.

Обзор смартфона HUAWEI Pura 80 Ultra: зум, которому нет равных

Обзор ноутбука Acer Swift Go 14 (SFG14-63-R7T4) с процессором Ryzen 9 8945HS и OLED-экраном

Обзор смартфона HONOR 400: реаниматор

Пять причин полюбить HONOR 400

Обзор рейтингового режима Warface: просто освоиться, сложно оторваться

HUAWEI Pura 80 Ultra глазами фотографа

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Для выращивания лазеров с использованием элементов III-V группы таблицы Менделеева традиционно применялись подложки из соединений тех же групп, например, арсенида галлия, фосфида индия и других. Обычно после наращивания полупроводниковых лазерных структур подложки утилизировались, а сами лазеры приходилось каким-либо образом закреплять на кремнии, если речь шла о приложениях кремниевой фотоники. Это было сложно, дорого и не способствовало устойчивому экологически чистому производству. Выращивание лазеров непосредственно на кремниевых структурах могло бы значительно упростить развитие оптических вычислений и других областей.

Одной из основных сложностей в производстве лазеров на кремнии были различные коэффициенты теплового расширения материалов. В Imec удалось решить эту проблему благодаря созданию своеобразных буферных зон — канавок вокруг площадок, на которых наращивались лазерные структуры из арсенида галлия, а также за счёт использования оригинальной ребристой наноструктуры диодов. В результате разработки удалось изготовить GaAs-лазеры на пилотной литографической линии на обычной 300-мм кремниевой пластине с применением КМОП-процесса.

Источник изображения: Imec

Созданные таким образом полупроводниковые лазеры с длиной волны 1020 нм продемонстрировали способность излучать до 1,75 мВт оптической мощности при минимальном пороговом токе 5 мА. Лазеры показали устойчивую работу при комнатной температуре, что открывает им путь в такие области, как интенсивные вычисления, компьютерное зрение и другие перспективные направления.