Технические

• проблема теплоотвода в СБИС и УБИС
• перспективы закона Мура и масштабирования
• наноэлектронные приборы
• новые варианты (КТВ) транзисторов (конструкторско-механические системы)
• проблемы управления качеством ЭС (электронные средства)
• проблема квантовых цифровых устройств
• высокопроизводительные вычислительныеустройства
• проблемы и приборы силовой электроники

3) Те хнологические

• проблемы фотолитографии
• литография наноструктуратехнологии молекулярно-лучевой эпитаксии
• сканирующая тунне6льная микроскопия
• сканирующая зондовая микроскопия
• проблемы формирования наноструктур пониженной размерности
• методы формирования структур пониженной размерности

2. Эмпирические законы Мура – формулировка, графики выполнения, отклонения. Причины отклонений.

1. Гордон Мур — один из нескольктх основателей всемирно известной компании Intel.

В 1970-х г вывел 2 эмпирических закона.

1-й (оптимистический) закон Мура гласит, что объем пространства, занимаемый транзисторной структурой в чипе, сокращается вдвое примерно каждый год. В 1980-1990гг. Проектные нормы и число элементов стали удваиваться каждые 2 года.

Ныне этот период достигается 3-х лет.

2-й (пессимистический) закон Мура предсказывает резкий рост стоимости постройки заводов по изготовлению чипов. Поэтому закону, стоимость такого завода удваивается с каждым поколением чипов

От Влада: П ериод спада в промышленности всегда сменяется периодом резкого подъема, увы, в дальнейшем вновь переходящего в спад. С переходом от производства процессора Pentium III к Pentium 4 в 1999 году кривая роста числа транзисторов во времени резко скакнула вверх, начиная с точки (28, 9500). Это, очевидно, связано с очередным усложнением процессоров, появлением новых команд поддержки Интернета и потокового расширения и в процессорах Pentium III и Pentium 4. Время удвоения уменьшилось до рекордно малой величины в 0.6 года, но его оценка пока математически весьма недостоверна из-за малого объема выборки данных после 1999 года — всего 3 точки.

Рис. 4

В целом, усредняя параметр yy на весь тридцатилетний период развития микропроцессоров можно признать, что данные нелинейной регрессии достаточно корректны. Последуем за специалистами Intel и попытаемся дать прогноз роста числа транзисторов на кристалле микросхем на основании нашего приближения «Закона Мура» выражением (1). Это показано (на рис. 4) для первого десятилетия и для следующего десятилетия (на рис. 5).

Рис. 5

«Прогноз на следующее десятилетие выглядит скорее фантастическим»

Прогноз на первые десять лет выглядит вполне реалистичным. Можно ожидать появления микропроцессоров, на кристалле которых будет до 3 млрд. транзисторов. Intel скромно обещает довести число транзисторов до миллиарда к концу текущего десятилетия, но не указывает точно год, когда это случится. Вполне возможно, что такое произойдет несколько ранее 2010 года — ведь полмиллиарда транзисторов на кристалле уже имеют новейшие опытные образцы 64-разрядногопроцессора Itanium, которые появятся уже в 2003 году. И тогда 3 млрд. транзисторов могут разместиться в процессорах 2010 года.

Но вот прогноз на следующее десятилетие выглядит скорее фантастическим, чем реальным — судя по нему, к 2020 году число транзисторов на кристалле достигнет примерно 140 млрд. Но кто знает, может так и будет? Ведь создатели первых микропроцессоров 4004 вряд ли могли предполагать, что через 30 лет число транзисторов в микропроцессорах увеличится в 34000 раз.

Тем не менее, поводов для сомнения в таком прогнозе достаточно. Математически они вызваны критичностью «Закона Мура» к параметру — времени удвоения yy. Под рисунками рис. 4 и 5 (см. выше) показаны примеры расчета по формуле «Закона Мура» на конец 10 и 20-летнего периода предсказания для разных yy =1, 1.5 и 2 года. Расхождения в оценках достигают соответственно примерно 32 и более чем 1000 раз. В этих условиях точность прогноза гарантировать нельзя и выводами «Закона Мура» надо пользоваться с большой осторожностью.

Физическим ограничением на рост числа транзисторов может оказаться очередной предел геометрического разрешения в производстве интегральных микросхем. Даже с учетом внедряемой новейшей технологии литографии со сверхжестким ультрафиолетовым излучением этот барьер перемещается от 0.1 мкм до 0.03–0.05 мкм. При этом толщина подзатворного диэлектрика микроскопических полевых транзисторов, уже ныне составляющая менее 5 атомных слоев, достигнет предельного значения в один атомный слой.

Наконец, главный козырь к приостановке действия «Закона Мура» — компьютерные системы из дискретных, скорее всего, превратятся в распределенные системы. В результате надобность в сверхмощных одиночных процессорах попросту отпадет. И «Закону Мура» придется подчиниться другому, тоже отнюдь не точному в математическом смысле, закону о переходе количества в качество.