Intel预告万亿晶体管芯片时代：FinFET将被淘汰

Intel预告万亿晶体管芯片时代：FinFET将被淘汰过去50多年来，半导体行业都深受摩尔定律的影响，这一黄金定律引领着芯片技术的进步，不过近年来摩尔定律也被认为落伍了，作为铁杆捍卫者的Intel现在站出来表示摩尔定律没死，2030年芯片密度就提升到1万亿晶体管，是目前的10倍。在上周的Hotchips2022会议上，IntelCEO基辛格做了主题演讲，他提到先进封装技术将推动摩尔定律发展，将发展出SystemonPackage，简称SOP，芯片制造厂提供的不再是单一的晶圆生产，而是完整的系统级服务，包括晶圆生产、先进封装及整合在一起的软件技术等。根据基辛格所说，目前的芯片最多大概有1000亿晶体管，未来SOP技术发展之后，到2030年芯片的密度将提升到1万亿晶体管，是目前的10倍。不过要想实现10倍的晶体管密度提升，还要有技术突破，目前在用的FinFET晶体管技术已经到了极限，Intel将会在2024年量产的20A工艺上放弃FinFET技术，转向RibbonFET及PowerVIA等下一代技术。根据Intel所说，RibbonFET是Intel对GateAllAround晶体管的实现，它将成为公司自2011年率先推出FinFET以来的首个全新晶体管架构。该技术加快了晶体管开关速度，同时实现与多鳍结构相同的驱动电流，但占用的空间更小。PowerVia是Intel独有的、业界首个背面电能传输网络，通过消除晶圆正面供电布线需求来优化信号传输。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309749.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1309749.htm

当丝绸遇上硅：研究人员看见生物材质混合晶体管的曙光

当丝绸遇上硅：研究人员看见生物材质混合晶体管的曙光微处理器规模的晶体管可以检测生物状态和环境并做出反应。您的手机微处理器芯片中可能装有超过150亿个微小晶体管。晶体管由硅、金和铜等金属以及绝缘体组成，它们共同接收电流并将其转换为1和0，从而传递信息并存储信息。晶体管材料是无机材料，基本上来自岩石和金属。但是，如果能让这些基本电子元件具有部分生物特性，能够直接对环境做出反应，并像活体组织一样发生变化呢？塔夫茨大学Silklab实验室的一个团队就是这样做的，他们用生物蚕丝代替绝缘材料制造出了晶体管。他们最近在科学杂志《先进材料》上报告了自己的研究成果。蚕丝纤维素--蚕丝纤维的结构蛋白可以精确地沉积在表面上，并很容易用其他化学和生物分子对其进行修饰，从而改变其特性。以这种方式功能化的蚕丝可以从人体或环境中拾取并检测多种成分。利用生物-硅混合电子技术制造的呼吸传感器，混合生物晶体管会根据环境中的气体和其他分子改变其电子行为。资料来源：塔夫茨大学FioOmenetto健康监测设备的进步该团队首次展示的原型设备使用混合晶体管制造了高灵敏度和超快呼吸传感器，可检测湿度变化。对丝层的进一步改良可使设备能够检测某些心血管和肺部疾病以及睡眠呼吸暂停，或捕捉呼吸中的二氧化碳水平及其他气体和分子，从而提供诊断信息。如果与血浆一起使用，它们有可能提供氧合和葡萄糖水平、循环抗体等信息。在开发混合晶体管之前，FrankC.Doble工程学教授FiorenzoOmenetto领导的Silklab实验室已经利用纤维素制造了生物活性油墨，用于可检测环境或身体变化的织物、可置于皮下或牙齿上监测健康和饮食的传感纹身，以及可打印在任何表面检测病原体（如导致COVID-19的冠状病毒）的传感器。晶体管是一个简单的电气开关，一根金属导线输入，另一根导线输出。导线之间是半导体材料，之所以称之为半导体材料，是因为除非经过哄骗，否则它无法导电。另一个被称为"栅极"的电子输入源被绝缘体隔开。栅极是开启和关闭晶体管的"钥匙"。当阈值电压（我们称之为"1"）在绝缘体上产生电场时，它就会触发导通状态，从而引发半导体中的电子运动，使电流开始流过导线。在生物混合晶体管中，蚕丝层被用作绝缘体，当它吸收水分时，就会像凝胶一样携带其中的离子（带电分子）。栅极通过重新排列丝胶中的离子来触发导通状态。通过改变蚕丝中的离子成分，晶体管的工作状态也会随之改变，从而使其能够被介于0和1之间的任何栅极值触发。计算与生物融合的未来Omenetto说："你可以想象，创建的电路可以利用数字计算中使用的离散二进制电平所无法表示的信息，但可以像模拟计算那样处理可变信息，而变化是由改变蚕丝绝缘体内部的成分引起的。这为在现代微处理器中将生物学引入计算提供了可能。当然，已知最强大的生物计算机是大脑，它通过不同程度的化学和电信号处理信息。"创建混合生物晶体管的技术挑战在于实现纳米级的丝绸处理，小到10纳米或人类头发直径的不到1/10000。工程学院博士后研究员BeomJoonKim说："在实现这一目标后，我们现在可以用与商业芯片制造相同的制造工艺来制造混合晶体管。这意味着我们可以用现在的能力制造出十亿个这样的晶体管"。让数十亿个晶体管节点通过丝绸中的生物过程重新配置连接，可以制造出像人工智能中使用的神经网络一样的微处理器。Omenetto说："展望未来，我们可以想象，集成电路可以进行自我训练，对环境信号做出反应，并直接在晶体管中记录记忆，而不是将其发送到单独的存储器中。"检测和响应更复杂生物状态的设备，以及大规模模拟和神经形态计算，都有待开发。Omenetto对未来的机遇持乐观态度。他说："这开辟了电子学与生物学界面的新思路，未来将有许多重要的基础发现和应用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399639.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399639.htm

计算领域的里程碑：拥有超过1000个晶体管的二维半导体材料内存处理器诞生

计算领域的里程碑：拥有超过1000个晶体管的二维半导体材料内存处理器诞生由EPFL研究人员开发的首个使用二维半导体材料的大规模内存处理器可大幅减少信息和通信技术领域的能源消耗。当信息和通信技术（ICT）处理数据时，它们会将电能转化为热能。如今，全球ICT生态系统的二氧化碳排放量已与航空业不相上下。然而，事实证明，计算机处理器消耗的大部分能源并非用于执行计算。相反，处理数据所消耗的大部分能源用于在内存和处理器之间传输字节。在11月13日发表在《自然-电子学》（NatureElectronics）杂志上的一篇论文中，EPFL工程学院纳米电子学和结构实验室（LANES）的研究人员介绍了一种新型处理器，这种处理器将数据处理和存储整合到一个设备上，即所谓的内存处理器，从而解决了这种低效问题。他们在二维半导体材料的基础上创造出了第一个由1000多个晶体管组成的内存处理器，开辟了新的领域，这是通往工业化生产道路上的一个重要里程碑。在发表于《自然-电子学》（NatureElectronics）杂志上的一篇论文中，EPFL工程学院纳米电子学与结构实验室（LANES）的研究人员介绍了一种新型处理器，这种处理器将数据处理和存储整合到一个设备上，即所谓的内存处理器，从而解决了效率低下的问题。他们在二维半导体材料的基础上创造了首个由1000多个晶体管组成的内存处理器，开辟了新的领域，这是通往工业化生产道路上的一个重要里程碑。图片来源：2023EPFL/AlanHerzog冯-纽曼的遗产领导这项研究的安德拉什-基斯（AndrasKis）认为，当今CPU效率低下的罪魁祸首源自普遍采用的冯-诺依曼架构。具体来说，就是将用于执行计算和存储数据的组件物理分离。由于这种分离，处理器需要从存储器中检索数据来执行计算，这就需要移动电荷、对电容器充电和放电以及沿线传输电流，所有这些都会耗散能量。直到20年前，这种架构还是合理的，因为数据存储和处理需要不同类型的设备。但是，冯-诺依曼架构正日益受到更高效替代方案的挑战。基斯解释说："如今，人们正在努力将存储和处理合并成一种更通用的内存处理器，这种处理器包含的元件既可以用作存储器，也可以用作晶体管。他的实验室一直在探索如何利用二硫化钼（MoS2）这种半导体材料实现这一目标。"新型二维处理器架构在他们的《自然-电子学》论文中，LANES的博士助理GuilhermeMigliatoMarega和他的合著者介绍了一种基于MoS2的内存处理器，专门用于数据处理中的基本操作之一：矢量矩阵乘法。这种运算在数字信号处理和人工智能模型的实施中无处不在。提高其效率可为整个信息和通信技术领域节省大量能源。他们的处理器将1024个元素组合在一个一厘米见方的芯片上。每个元件包括一个二维MoS2晶体管和一个浮动栅极，浮动栅极用于在存储器中存储电荷，从而控制每个晶体管的导电性。以这种方式将处理和存储器耦合在一起，从根本上改变了处理器进行计算的方式。基斯解释说："通过设置每个晶体管的电导率，我们只需向处理器施加电压并测量输出，就能执行模拟矢量矩阵乘法运算。"向实际应用迈进一大步在开发内存处理器的过程中，材料MoS2的选择起到了至关重要的作用。首先，MoS2是一种半导体，这是开发晶体管的必要条件。与当今计算机处理器中使用最广泛的半导体硅不同，MoS2形成了一个稳定的单层，只有三个原子厚，只与周围环境发生微弱的相互作用。它的薄度为生产极其紧凑的设备提供了可能。最后，这是一种Kis实验室非常熟悉的材料。2010年，他们利用从晶体上剥离下来的单层MoS2材料，用苏格兰胶带制作出了第一个单层MoS2晶体管。在过去的13年中，他们的工艺已日趋成熟，而米利亚托-马雷加（MigliatoMarega）的贡献功不可没。"从单个晶体管到超过1000个晶体管，关键的进步在于我们能够沉积的材料质量。经过大量的工艺优化，我们现在可以生产覆盖着一层均匀的MoS2的整个晶片。这使我们能够采用行业标准工具在计算机上设计集成电路，并将这些设计转化为物理电路，从而为大规模生产打开大门，"基斯说道。振兴欧洲芯片制造业除了纯粹的科学价值外，Kis还认为这一成果证明了瑞士与欧盟之间紧密科学合作的重要性，特别是在旨在加强欧洲在半导体技术和应用方面的竞争力和适应力的《欧洲芯片法案》背景下。"欧盟的资助对这个项目和之前的项目都至关重要，包括资助第一个MoS2晶体管的工作，这表明欧盟的资助对瑞士是多么重要，"基斯说。"同时，这也表明了瑞士所做的工作如何能让欧盟在重振电子制造的过程中受益。例如，欧盟可以专注于开发用于人工智能加速器和其他新兴应用的非冯-诺依曼处理架构，而不是与其他人进行同样的竞赛。通过定义自己的竞赛，欧盟可以抢占先机，确保在未来占据有利地位。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397345.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397345.htm

IBM造了一颗5nm AI处理器 包含230亿各晶体管

IBM造了一颗5nmAI处理器包含230亿各晶体管IBM，蓝色巨人，早已淡出普通人的视野，偶尔听说也是在芯片、计算等前沿领域的额一些突破。现在，IBM研究院公布了他们的最新成果，一颗人工智能处理器“AIU”，采用5nm工艺制造，集成多达230亿晶体管。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329629.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329629.htm

可重构晶体管可通过编程执行不同功能

可重构晶体管可通过编程执行不同功能研究人员解释说，射频晶体管是电子电路和芯片设计技术的重大突破。可编程晶体管使用的材料与半导体工业使用的材料相同，即硅和锗，它们可以显著改善功耗和能效。传统的晶体管开发包括化学掺杂，这是一种用外来原子"污染"半导体材料的技术。掺杂过程决定了电流的流动方向，一旦晶体管被制造出来就无法改变。射频晶体管用静电掺杂取代了化学掺杂，这是一种不会永久改变半导体材料化学结构的新方法。一旦电场取代了"复杂而昂贵"的化学掺杂过程，晶体管就可以动态地重新配置，以执行不同的逻辑运算。维也纳工业大学教授沃尔特-韦伯（WalterM.Weber）说，重配置工作在"基本开关单元"，而不是将信息路由到固定的功能单元。韦伯补充说，这种方法对于构建未来的可重构计算和人工智能应用"大有可为"。研究人员于2021年开发出了RFET基本技术，现在他们已经证明可重写晶体管可用于构建芯片中的所有基本逻辑电路。最近发表的研究报告展示了一种反相器、NAND/NOR和XOR/XNOR门，它们能够在运行时动态切换工作模式。静电掺杂所需的额外栅极需要占用空间，这意味着RFET并不像标准CMOS晶体管那么小。新的可编程晶体管不可能很快取代固定晶体管，但它们可以共存，并为某些灵活性至关重要的计算应用提供动力。研究人员解释说，RFET的可重构特性可以减少逻辑电路所需的晶体管总数。更少的晶体管意味着制造芯片所需的空间更小，功耗也会降低。通过切换单个晶体管或整个电路的极性，单个电路可以提供多种功能。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425449.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425449.htm

【英伟达推出有2080亿晶体管的新AI处理器，运行速度可提高数倍】

【英伟达推出有2080亿晶体管的新AI处理器，运行速度可提高数倍】英伟达CEO黄仁勋展示了旨在巩固该公司在人工智能计算领域主导地位的新芯片。该公司在加利福尼亚州圣何塞举行的GTC大会上表示，名为Blackwell的新处理器在处理支持人工智能的模型方面可以将速度提高数倍。这包括被称为训练阶段的技术开发过程和称为推理阶段的技术运行过程。由2080亿个晶体管构成的Blackwell芯片将成为#亚马逊、微软、AlphabetInc.旗下#谷歌、甲骨文等全球最大数据中心运营商部署的新计算机和其他产品的基石。