導(dǎo)讀：美國半導(dǎo)體研究聯(lián)盟(SRC)旗下?lián)碛?ldquo;納米電子研究創(chuàng)新聯(lián)盟”(Nanoelectronics Research Initiative;NRI)以及“半導(dǎo)體先進技術(shù)研發(fā)網(wǎng)絡(luò)”(Semiconductor Technology Advanced Research Network;STARnet)等組織致力于開發(fā)后矽晶時代的下一代技術(shù)，這些技術(shù)成果還將與IBM、英特爾(Intel)、美光(Micron)與德州儀器(Texas Instruments;TI)等SRC的會員公司共享。

最近，SRC又在NRI與STARnet增加了一項結(jié)合并擴展研究基準(zhǔn)的2年半計劃， 目的在于衡量并比較所有研究途徑的進展及其優(yōu)缺點。喬治亞理工學(xué)院教授Azad Naeemi負責(zé)主持這項衡量基準(zhǔn)套件計劃。

“我們正著眼于增強和補充互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS) 和場效應(yīng)電晶體(FET)的所有可用新興元件，”Naeemi說，“CMOS正接近其微縮限制，因此全世界都在尋找可用的運算元素，以補強現(xiàn)有的矽晶基礎(chǔ)架構(gòu)。我們的研究將會比較所有可能的選擇，包括其優(yōu)點、限制與瓶頸等。事實上，未來可能不是由單一 種技術(shù)主導(dǎo)，而是不同的元件類型可能在不同的應(yīng)用中運作的更好。”

根據(jù)NRI執(zhí)行總監(jiān)Tom Theis表示，這項新的基準(zhǔn)測試計畫真正的好處在于確認哪一種可用的新元件最有希望以及為什么。該基準(zhǔn)測試將符合三項設(shè)計原則：保持與現(xiàn)有技術(shù)的相容性;以新技術(shù)類型擴展傳統(tǒng)元件;以及擴展直接測量每一種新元件取得優(yōu)點的方法。

智慧可擴展的全旋檢測電路用于辨識低功耗非布林(non-Boolean)模式。圖中顯示3畫素比較器單元

“我們已經(jīng)有一系列傳統(tǒng)的基準(zhǔn)了——從NAND和NOR等標(biāo)準(zhǔn)的邏輯功能、加法器和乘法器等標(biāo)準(zhǔn)模組，以及像算術(shù)邏輯單元(ALU)等高層次功能，但我們現(xiàn)在 希望擴展該系列，使其涵蓋新裝置類型所必須提供的功能，”Theis強調(diào)，“我們想開發(fā)新的基準(zhǔn)，它能夠延伸至新功能、代表1和0的新方法(如自旋)，或 像相變或電荷密度波的多體效應(yīng)。”

據(jù)Theis表示，他們手中有一長串新元件類型的清單，每天都還有新的不斷加進來，而且也想幫助其支持者(IBM、Intel、Micron與TI)盡快找到最可能實現(xiàn)成功的是哪一款。他們將為SRC成員公開發(fā)布其研究結(jié)果，隨后也會分享給全球的工程社群。

Naeemi表示，他的研究小組目標(biāo)在于擴大基準(zhǔn)的基礎(chǔ)，進一步提升對于元件如何作業(yè)以及最適合哪些應(yīng)用的工程瞭解。

“我們想強調(diào)的是，研究人員必須將努力專注于如何利用創(chuàng)新上，因為在這方面力求改善才是最有效率的，這不只對邏輯元件來說是這樣，記憶體元件也是如此，”Naeemi說：“極其重要的是把他們都放在一起，就能準(zhǔn)確掌握每項研究，對于它們?nèi)绾芜M行也瞭若指掌。”

利用穿隧、鐵電、磁電與旋矩技術(shù)的32位元加法器所表現(xiàn)的能量與延遲

目前一些已經(jīng)進行基準(zhǔn)測試的新元件包括像電晶體般可作業(yè)于超低電壓下的元件(因而也十分低功耗)、不至于像FET那樣結(jié)合記憶體與邏輯功能的非揮發(fā)磁性元件，以及“運算”像人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非布林類比元件。

該基準(zhǔn)測試計劃將進行到2017年底。