MIT a Stanford vyvíjejí CPU s integrovanou RAM a uhlíkovými FET

Článek o této technologii vyšel nedávno, ale my si jej dnes zkusíme ještě více rozvést. Nebudeme v něm pochopitelně mluvit o pamětech cache, ty se dnes do procesorů integrují zcela běžně a také tvoří jejich značnou část. A ostatně právě paměti cache různých úrovní, a to v případě PC procesorů L1, L2 a L3, byly vytvořeny proto, aby se alespoň částečně vyřešil problém s pomalým přístupem do hlavní paměti RAM. Pokud by však ten byl tak rychlý jako v případě pamětí cache, ty by již nebyly tolik potřeba, čímž by se ušetřil prostor pro další logiku procesorů. 

 

 

Stejně tak by s vyrovnávací pamětí cache mohly zmizet složité techniky prefetchingu, které řeší, jaká data asi tak procesor bude potřebovat příště a jaká už mohou z rychlé cache zmizet. To vše ale za předpokladu, že procesor bude mít opravdu rychlý přístup do hlavní paměti RAM, která by se stala jeho součástí. Jako taková by ale pak byla těžko upgradovatelná, ovšem integrace klíčových částí systému do jednoho kusu křemíku už je trend, který se vyvíjí pěknou řádku let a mimo jiné postihl i grafické čipy nebo paměťové kontrolery.

 

Čili v MIT přišli s čipy, které mají 3D strukturu, v níž jsou různé vrstvy vytvořené z logických obvodů i pamětí, a v tomto případě to jsou RRAM - Resistive RAM. Dotaženo do konce by to rovněž znamenalo možnost další miniaturizace, však paměťové sloty na deskách zabírají mnoho prostoru a v případě mobilních počítačů by zase ze základní desky zmizely paměťové čipy, což by také ušetřilo pár centimetrů čtverečných, a to nehledě na zjednodušení samotných PCB. 

 

 

propast mezi výkonem procesorů a propustností pamětí se neustále prohlubuje

 

Technologie vyvíjená především na MIT už umožnila vyrobit strukturu z jednoho milionu buněk RRAM a dvou milionů uhlíkových nanotrubiček tvořících tranzistory FET, ale jsou tu i klasické křemíkové obvody, díky nimž je technologie kompatibilní s dnešními. Jednotlivé vrstvy propojují miniaturní vertikálně vedoucí spoje. Paměti RRAM mají v tomto případě výhodu především v tom, že mohou být tvořeny za mnohem nižších teplot, což znamená, že nehrozí poškození jich položených nižších vrstev čipu. A mimochodem jde o stálé paměti, které neztrácí informaci po odpojení od napájení jako klasické RAM.  

 

Je ale naprosto jasné, že uhlíkové FET tranzistory a ani RRAM nejsou v tuto dobu ani omylem připraveny pro nasazení a také je jasné, že jde o zcela jinou technologii, než jaké se dnes používají a jsou spojeny s 3D čipy. Ty mohou být vytvořeny z vertikálně propojených, ale samostatně vyrobených kusů křemíku, což nemůže zajistit tak vysokou míru propojení vrstev. A pak tu jsou třeba paměti 3D NAND Flash, které jsou zase vyráběny jako jednotlivé vrstvy ne na sobě, ale vedle sebe. 

 

 

V případě technologie z MIT a Stanfordu (tam se již delší dobu experimentuje především s RRAM) jde o to, aby se dále vyvíjela, což v případě uhlíkových FET, čili CNFET, znamená zjednodušení a zkvalitnění výroby. Ty aktuální dokáží pracovat zatím jen na taktu 1 kHz, ale to není kvůli tomu, že by měly CNFET tak nízký potenciál a spíše to vypovídá o tom, jaké možnosti výroby mají na MIT a Stanfordu. 

Paměti RRAM zase musí nejdříve výrazně navýšit svou hustotu, aby se docílilo zvýšení kapacity. Potenciál tu tak je, ale produkty z takových čip na trhu rozhodně v dohledné době nečekejme. Do té doby tu máme spíše technologie, které nahradí PCB a jeho datové spoje pomocí speciálních křemíkových interposerů, což se označuje za tzv. 2,5rozměrné čipy (2.5D) a týká se především GPU a pamětí HBM. Klasické paměťové moduly DIMM tudíž jen tak nezmizí. 

 

Zdroj: Hexus.net