Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 93
Лампы: перерождение
Возвращение советского процессора из анекдота
Из какого анекдота?
Проходит выставка по достижениям в компьютерной технике. Представлены новейшие процессоры от Intel, AMD, а так же впервые процессор Зеленоградского НПО «Электроника». Процессоры проходят тестирование по всем параметрам, и везде лидирует отечественное изделие. Эксперты в шоке. Приносят мощный микроскоп, кладут процессор. Один эксперт заглядывает в окуляры и через секунду падает в обморок. Его коллега заглядывает и тоже падает в обморок. Комиссия в недоумении. Третий эксперт долго смотрит в микроскоп, а потом, заикаясь, произносит:
— Вы не поверите! Он ламповый!
— Вы не поверите! Он ламповый!
Если удастся решить все проблемы, то это начало новой гонки за количество мегагерц в процессоре.
… терагерц
К сожалению нет — процессоры на современных техпроцессах тормозят в первую очередь из-за соединений между транзисторами, а не из-за скорости работы самих транзисторов. Чем тоньше и плотнее упакованы соединения — тем больше взаимная емкость и выше сопротивление => медленнее перезаряд (а еще и индуктивность...).
Сами CMOS транзисторы и сейчас работают намного быстрее 4 и даже 10ГГц.
Сами CMOS транзисторы и сейчас работают намного быстрее 4 и даже 10ГГц.
На последней инфографике так и написано — максимальная частота кремниевых транзисторов — 40ГГц, максимально достигнутая частота экспериментальных образцов графеновых транзисторов — 100ГГц, максимально достигнутая частота экспериментального образца вакуумного транзистора — 460ГГц,
Арсенид галлия почему-то не нарисовали.
В статье напирают, про недоступность ТГц частот для кремния, тем не менее:
процессор 1ТГц Terahertz Monolithic Integrated Circuit (TMIC) от Northrop Grumman
http://www.dailytechinfo.org/electronics/6407-skorost-samogo-bystrogo-v-mire-chipa-sostavila-1-trillion-ciklov-v-sekundu.html
процессор 1ТГц Terahertz Monolithic Integrated Circuit (TMIC) от Northrop Grumman
http://www.dailytechinfo.org/electronics/6407-skorost-samogo-bystrogo-v-mire-chipa-sostavila-1-trillion-ciklov-v-sekundu.html
Именно так!
Быстродействие транзистора это совсем не значит тактовая частота чипа. И кроме индуктивностей и емкостей межсоединений (на часттах > 10ГГц) имеют еще место задержки распространения сигнала по линиям межсоединений. Все это вместе и ограничивает дальнейший рост тактовых частот процессоров.
Но данное решение позволит работать с сигналами терагерцового диапазона в радиосвязи. А при использовании оптических связей возможно и применение их в цифровой технике.
Однако можно однозначно говорить, что цифровая техника с применением подобных устройств может измениться неузнаваемо!
Быстродействие транзистора это совсем не значит тактовая частота чипа. И кроме индуктивностей и емкостей межсоединений (на часттах > 10ГГц) имеют еще место задержки распространения сигнала по линиям межсоединений. Все это вместе и ограничивает дальнейший рост тактовых частот процессоров.
Но данное решение позволит работать с сигналами терагерцового диапазона в радиосвязи. А при использовании оптических связей возможно и применение их в цифровой технике.
Однако можно однозначно говорить, что цифровая техника с применением подобных устройств может измениться неузнаваемо!
Но! Только, если говорить о самом транзисторе!
Когда все это упаковывается в кристалл размерами более длины волны первой гармоники (>1-5 см) начинает проявляться и то о чем я писал. На больших платах это выглядит в виде зигзага из проводников и нужно для синхронизации времени прихода сигнала к узлу. На кристалле это недопустимая роскошь.
А нагрев, о котором Вы пишите, вызван именно эквивалентными параметрами транзисторов (в частности Свх, Свых и временем переключения). И с ними не так просто бороться (это показывает современная практика процессоров). Охлаждение сложных структур это достаточно сложная проблема…
Когда все это упаковывается в кристалл размерами более длины волны первой гармоники (>1-5 см) начинает проявляться и то о чем я писал. На больших платах это выглядит в виде зигзага из проводников и нужно для синхронизации времени прихода сигнала к узлу. На кристалле это недопустимая роскошь.
А нагрев, о котором Вы пишите, вызван именно эквивалентными параметрами транзисторов (в частности Свх, Свых и временем переключения). И с ними не так просто бороться (это показывает современная практика процессоров). Охлаждение сложных структур это достаточно сложная проблема…
К сожалению Вы не слышите!
Я сказал, что все это относится только к транзистору обрабатывающему аналоговый сигнал!
При работе комплементарных ключей (в процессорах и дискретной логике) все иначе.
Я сказал, что все это относится только к транзистору обрабатывающему аналоговый сигнал!
При работе комплементарных ключей (в процессорах и дискретной логике) все иначе.
Чистая теория. Это было давно, сейчас стало понятно, что при достижении некоторых предельных значений начинают работать и другие факторы. Это как раз подтверждается и тем, что быстродействие транзисторов в процессорах Интел растет, а тактовая частота процессоров больше не растет.
Вообще — то, понятие режимов A, B, C применяются для аналоговой (усилительной) техники. Для импульсной техники (цифровой) было введено понятие режим D.
Рекомендую достаточно простую книгу по теории транзисторов и схем на них «И.П. Степаненко Основы теории транзисторов и транзисторных схем». Она должна быть настольной книгой каждого электронщика.
Вообще — то, понятие режимов A, B, C применяются для аналоговой (усилительной) техники. Для импульсной техники (цифровой) было введено понятие режим D.
Рекомендую достаточно простую книгу по теории транзисторов и схем на них «И.П. Степаненко Основы теории транзисторов и транзисторных схем». Она должна быть настольной книгой каждого электронщика.
Сами интеловцы признают, что основные патери приходятся на токи утечки
Вы не совсем правильно понимаете ситуацию.
Интел пишет о токах утечки затвора.
Ток утечки канала определяется его расчетными параметрами (полупроводника) и однозначно ограничивается при проектировании.
квадратичная зависимость энергопотребления от частоты у МОП-транзистора никуда не девалась
Зависимость энергопотребления комплиментарного МОП ключа от частоты прямо пропорциональная и это можно узнать из приведенной ранее книги И.П. Степаненко.
Если Вам больше по душе интернет то это есть и тут.
Это от напряжения зависимость энергопотребления квадратичная.
Только оптимизацией структуры процессора (КМОП структур). Но выше разгоняют только оверклокеры охлаждая процессоры жидким азотом. Потому что тепловыделение начинает расти нелинейно, но не из-за роста частоты, а из-за роста напряжения питания. Напряжение питания вынуждены поднимать для увеличения помехоустойчивости и соответственно работоспособности процессора.
Спуститесь ниже: AMD FX-9590 5ГГц
http://oclab.ru/articles/obzor-i-testirovanie-protsessora-amd-fx-9590
можно купить с 2013 года.
http://oclab.ru/articles/obzor-i-testirovanie-protsessora-amd-fx-9590
можно купить с 2013 года.
И за это нужно выпить.
Через 10 лет ожидайте мобильников с процессорами в 10^12 герц. К сожалению батарею они будут высаживать так же за 1/2 дня и врядли будут работать быстрее из-за новой версии явы.
Спрашивают то, что не знают
В вашем случае вы спросили то, что не осилили прочитать.
Вы немного промахнулись. На строчку выше:
Берём приложение А (нужное подставьте сами), требующее колоссальных вычислений, запускаем его на компьютере с процессором на вакуумных транзисторах, получаем прирост производительности в n раз (нужное подставьте сами) по сравнению с процессором на полевых транзисторах.
Хотя наша работа пока находится на ранней стадии, мы считаем, что сделанные нами улучшения в конструкции вакуум-канальных транзисторов могут когда-нибудь оказать значительное влияние на электронную промышленность, особенно в приложениях, где важна производительность
И что я из этого должен понять?
Берём приложение А (нужное подставьте сами), требующее колоссальных вычислений, запускаем его на компьютере с процессором на вакуумных транзисторах, получаем прирост производительности в n раз (нужное подставьте сами) по сравнению с процессором на полевых транзисторах.
запускаем его на компьютере с процессором на вакуумных транзисторах, получаем прирост производительности в n раз
и всё равно не понятно.
как новый суперскоростной транзистор сможет увеличить скорость чипов?
почему чип на новых транзисторах, которые могут работать на более высокой частоте, должен работать на более высокой частоте?
Потому что завтра придумают новый способ соединения транзисторов в чипах, позволяющий достичь пределов существующих транзисторов в 40Ггц. Над этим уже долго и упорно работают. И всё упрётся в производительность кремния. А тут вам уже запас скорости на много лет вперёд. В ближайшие пару десятков лет мы вряд ли это увидим в быту. Но фантазировать никто не запрещал.
Теплый, ламповый…
Сингулярность, шаг 1.
Вот мы (NASA) и шагнуло в сторону x10 от обычного транзистора… что ж, будем верить что скоро будут первые реальные устройства слепленные по технологии VCT
Вот мы (NASA) и шагнуло в сторону x10 от обычного транзистора… что ж, будем верить что скоро будут первые реальные устройства слепленные по технологии VCT
Интересно… Еще несколько лет назад читал что-то такое (что-то вроде этого: линк). Прескорбно, что разработки не продвинулись дальше.
-Ну вот опять планка памяти разгерметизировалась, я же говорил не бери китайскую!
… возможно снова войдет в обиход фраза — «у меня компьютер не разогрелся», «сейчас комп разогреется — FPS поднимется»…
В радиолампе электронная нить, похожая на нить в лампе накаливания, нагревает катод до такой степени, что тот испускает электроны. Такая конструкция — причина высокого энергопотребления и низкой надёжности радиоламп, которые часто выгорают. Но в вакуум-канальном транзисторе отсутствует нить накаливания, и катод не нужно нагревать.
Читайте внимательнее :)
Ну собственно ожидаемый желтый заголовок не имеет ничего общего словами авторов работы, которые говорят что их лампы могут работать в террагерцовом диапазоне, при условии что он представляет собой частоты от 0.1 ТГц до 10 ТГц. alizar такой alizar
Объясните, чем тут проблема деградации катода принципиально отличается от такой же в FED(SED) дисплеях, разработка которых после долгих мучений была свёрнута?
В fed дисплеях достаточно большое расстояние между анодом и катодом. И высокое напряжение. Соответственно, будет происходить ионизация остаточных газов. Ион разгоняется напряжением, и ударяет в катод, от чео катод постепенно разрушается.
В этом транзисторе, расстояние между катодом и анодом меньше длины свободного пробега электрона, т.е электроны будут пролетать не сталкиваясь с молекулами газа.
А напряжение ниже порога ионизации, т.е когда электрон таки столкнется с молекулой газа, газ не ионизируется. А нейтральный газ полем не разгоняется и катод не бомбардирует
В этом транзисторе, расстояние между катодом и анодом меньше длины свободного пробега электрона, т.е электроны будут пролетать не сталкиваясь с молекулами газа.
А напряжение ниже порога ионизации, т.е когда электрон таки столкнется с молекулой газа, газ не ионизируется. А нейтральный газ полем не разгоняется и катод не бомбардирует
Т.е. принципиальная проблема FED — высокое напряжение и большое расстояние и именно это так и не смогли побороть?
Точнее сказать геометрические размеры: автоэлектронная эмиссия требует довольно значительных макроскопических полей (1-100V/um в зависимости от материала) и острийного катода. То есть мы имеем точечный, ммикроскопический источник электронов. Для дисплея нужно чтобы электроны разлетались на размер 'пикселя'. Поэтому требуется сравнимое с размером пикселя расстояние между электродами, т.е десятки микрон. И соответственно высокой напряжение.
Уронил ноут — разбил лампы.
Круг замкнулся.
В данном случае не вижу связи между напряжением и энергопотреблением.
> Проблему с наличием чистого вакуума под давлением инженеры NASA Ames решили
Чистый вакуум под давлением? Вау!
Из литра чистого вакуума можно сделать два литра еще более чистого вакуума.
Чистый вакуум под давлением? Вау!
Из литра чистого вакуума можно сделать два литра еще более чистого вакуума.
Положите ваш вакуум в банк и получите 100% годовых!
По определению вакуум — это когда длина свободного пробега частиц сравнима с размерами сосуда. Можно сказать, что это даже высокий вакуум. Так что для его достижения существует два пути: уменьшать количество частиц или уменьшать размеры сосуда. Все верно.
кремниевые транзисторы (MOSFET)
узнай автора по первому предложению…
а разве MOSFET не кремниевые?
С одной стороны они, обычно, кремниевые. А с другой — металлические
А с другой:
* MOSFET это в первую очередь полевой транзистор с изолированным затвором
* MOSFET это лишь подмножество полевых транзисторов (которое, в свою очередь, является подмножеством транзисторов)
И ставить равенство между кремниевыми транзисторами и MOSFET как-то не правильно.
Также возникает вопрос почему в статье рассматриваются только кремниевые транзисторы.
А с другой:
* MOSFET это в первую очередь полевой транзистор с изолированным затвором
* MOSFET это лишь подмножество полевых транзисторов (которое, в свою очередь, является подмножеством транзисторов)
И ставить равенство между кремниевыми транзисторами и MOSFET как-то не правильно.
Также возникает вопрос почему в статье рассматриваются только кремниевые транзисторы.
Транзисторы все еще делают на кремнии, а конкретно MOSFET — это конструкция транзистора, способ воплощения управляемого вентиля на кристалле. Он по прежнему как и биполярный остается кремниевым.
В то время как биполярные могут делать из германия и арсенида галлия полевые пока делают только из кремния. Вроде бы, собрались делать из углерода… но когда это еще будет.
В то время как биполярные могут делать из германия и арсенида галлия полевые пока делают только из кремния. Вроде бы, собрались делать из углерода… но когда это еще будет.
У меня нет информации о применимости германия и арсенида галлия в MOSFET'ах (если у кого-нибудь есть — был бы признателен ссылке).
Мой спич немного не за это. А за то, что фраза «кремниевые транзисторы (MOSFET)» не имеет однозначной трактовки. Так все-таки кремниевые транзисторы или MOSFET'ы «полностью заменили радиолампы»?
И вот мне Rayslava из зала подсказывает, что первое предложение в целом — ЛПП.
* Патент США MOSFET transistor and method of fabrication датирован October 19, 1976 — какая уж тут половина 20 века?
* СВЧ-печь, радиолокатор (и вообще техника с клистронами) — являются электронными устройствами?
* или вот банальные [гитарные] усилители
(еще раз обращаю внимание на излишне категоричный тон первого предложения статьи)
Мой спич немного не за это. А за то, что фраза «кремниевые транзисторы (MOSFET)» не имеет однозначной трактовки. Так все-таки кремниевые транзисторы или MOSFET'ы «полностью заменили радиолампы»?
И вот мне Rayslava из зала подсказывает, что первое предложение в целом — ЛПП.
* Патент США MOSFET transistor and method of fabrication датирован October 19, 1976 — какая уж тут половина 20 века?
* СВЧ-печь, радиолокатор (и вообще техника с клистронами) — являются электронными устройствами?
* или вот банальные [гитарные] усилители
(еще раз обращаю внимание на излишне категоричный тон первого предложения статьи)
Самое интересное, что это все (вакуумный транзистор) можно реализовать «почти» в рамках отработанного кремниевого техпроцесса, без экзотических материалов типа двумерных кристаллов и нанотрубок.
Подводные камни тут такие: при полях, в которых возникает автоэлектронная эмиссия, очень активно идет электромиграция. Значит, такой транзистор будет недолговечен. Второе — тот самый «чистый вакуум». Да, малое расстояние между катодом и анодом позволяет такой «лампе» работать практически при атмосферном давлении, но есть момент, связанный с адсорбцией. При атмосферном давлении монослой на поверхности образуется мгновенно, а при давлениях, характерных для электровакуумных приборов — за секунды-минуты. А этот монослой полностью нарушит работу транзистора.
Подводные камни тут такие: при полях, в которых возникает автоэлектронная эмиссия, очень активно идет электромиграция. Значит, такой транзистор будет недолговечен. Второе — тот самый «чистый вакуум». Да, малое расстояние между катодом и анодом позволяет такой «лампе» работать практически при атмосферном давлении, но есть момент, связанный с адсорбцией. При атмосферном давлении монослой на поверхности образуется мгновенно, а при давлениях, характерных для электровакуумных приборов — за секунды-минуты. А этот монослой полностью нарушит работу транзистора.
Закон Мура — эмпирическое наблюдение, согласно которому количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца.
Он скорее о литографии чем о производительности.
Он скорее о литографии чем о производительности.
Да на терагерцовых лампах, да гитарный усилитель бы… звук точно был бы божественен!
Интересно, будет ли как-то на это влиять Эффект Казимира?
Несколько месяцев назад наткнулся на аналогичный материал от наших ученых:
Видео длится пол часа, но чтобы понять о чем речь, достаточно посмотреть минут 10.
И вот теперь, в России эти разработкиблокируют не нужны, но они обретают новую жизнь за границей.
Видео длится пол часа, но чтобы понять о чем речь, достаточно посмотреть минут 10.
И вот теперь, в России эти разработки
чтобы понять о чем речь, достаточно посмотреть минут 10.
На третьей секунде понятно уже всё.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Вакуумный транзистор сможет преодолеть рубеж 1 ТГц