Учеными сделано открытие, которое поможет сделать электронику «быстрее»

Прочитано: 131 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


По мнению международной команды инженеров, квазичастица, которая перемещается вдоль поверхности раздела металла и диэлектрического материала, может быть решением проблем, вызванных усадкой электронных компонентов.

«Микроэлектронные чипы сегодня повсеместно распространены», — сказал Ахлеш Лахтакия, профессор Университета Эвана Пью и профессор технических наук и механики Чарльза Годфри Биндер, штат Пенсильвания. «Время задержки распространения сигнала в межсоединениях из металлического провода, электрические потери в металлах, приводящие к повышению температуры, и перекрестные помехи между соседними межсоединениями, возникающие в результате миниатюризации и уплотнения, ограничивают скорость этих микросхем».

Эти электронные компоненты находятся в наших смартфонах, планшетах, компьютерах и системах безопасности, и они используются в больничном оборудовании, оборонных установках и нашей транспортной инфраструктуре.

Исследователи исследовали различные способы решения проблемы соединения различных миниатюрных компонентов в мире постоянно сокращающихся цепей. Хотя фотоника, использование света для передачи информации, привлекательна из-за своей скорости, этот подход проблематичен, потому что волноводы для света больше, чем современные микроэлектронные схемы, что затрудняет соединения.


Импульсно-модулированная SPP-волна, движущаяся вправо, направляемая поверхностью раздела диэлектрического материала (вверху) и металла (внизу), внезапно сталкивается с заменой диэлектрического материала воздухом. Большая часть энергии передается на поверхность раздела воздух / металл, но часть отражается на границе раздела диэлектрик / металл. Видео занимает 120 фемтосекунд.

Исследователи сообщают в недавнем выпуске Scientific Reports, что «сигнал может распространяться на большие расстояния без значительной потери точности» и что «сигналы могут передаваться с помощью SPP-волн на нескольких десятках микрометров (воздуха) в микроэлектронных микросхемах».

Они также отмечают, что расчеты показывают, что волны SPP могут передавать информацию за вогнутый угол — ситуация, наряду с воздушными зазорами, которая является обычной в микросхеме.

Импульсно-модулированная SPP-волна, движущаяся вправо, направляемая поверхностью раздела диэлектрического материала (вверху) и металла (внизу), внезапно сталкивается с заменой диэлектрического материала воздухом. Большая часть энергии передается на поверхность раздела воздух / металл, но часть отражается на границе раздела диэлектрик / металл. Видео занимает 120 фемтосекунд. Кредит: Ахлеш Лахтакия, Penn State

СПП — это групповое явление. Эти квазичастицы движутся вдоль границы раздела проводящего металла и диэлектрика — непроводящего материала, который может поддерживать электромагнитное поле — и на макроскопическом уровне представляются в виде волны.

По словам Лахтакии, именно СПП придают золоту особый мерцающий блеск. Поверхностный эффект, при определенных условиях электроны в металле и поляризованные заряды в диэлектрическом материале могут действовать вместе и формировать SPP-волну. Эта волна, управляемая границей раздела двух материалов, может продолжать распространяться, даже если металлическая проволока имеет разрыв или металлическая диэлектрическая поверхность раздела резко обрывается. Волна SPP может распространяться в воздухе в течение нескольких десятков микрометров или эквивалентного 600 транзисторов, уложенных встык в чипы с технологией 14 нанометров.

Волны SPP также распространяются только в непосредственной близости от интерфейса , поэтому они не создают перекрестных помех.

Проблема использования SPP-волн при проектировании схем заключается в том, что, хотя исследователи экспериментально знают, что они существуют, теоретические основы этого явления были менее определены. Уравнения Максвелла, которые управляют SPP-волнами, охватывают континуум частот и являются сложными.

«Вместо того чтобы решать уравнения Максвелла по частоте, что нецелесообразно и приводит к изнурительным ошибкам вычислений, мы сделали несколько снимков электромагнитных полей», — сказал Лахтакия.

Эти снимки, соединенные вместе, становятся фильмом, показывающим распространение импульса SPP с импульсной модуляцией.

«Мы изучаем сложные проблемы», — сказал Лахтакия. «Мы изучаем проблемы, которые были неразрешимы 10 лет назад. Улучшенные вычислительные компоненты изменили наш взгляд на эти проблемы, но нам все еще нужно больше памяти».

Учеными сделано открытие, которое поможет сделать электронику "быстрее"



Новости партнеров

Загрузка...