IC突破：六芯片中的能量收集，量子计算和96核处理器

根据摩尔定律自从第一代半导体问世以来，集成电路上的晶体管数量大约每18个月就增加一倍。

然而，现在，晶体管开始达到近原子尺寸，因此它们的减少变得越来越有问题，因此，这种倍增效果开始高原。

一个技术研究所，CEA-Leti，正在开发提高半导体功率的技术。

但这些新技术是什么以及如何影响现代电子产品？雷竞技最新app

响应式能量收集集成电路

开发人员越来越多地寻找有效的方法来替代需要充电或更换的便携式电源。

然而，这样的壮举只有在能够从当地环境中提取能量的情况下才可能实现，就像在来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的一种设备，利用空气中的水分为小型电子产品提供动力雷竞技最新app。

更传统的能量提取方法使用Peltier效果，这需要一个热差(比如在温暖的手腕上戴上冷空气)，但这些通常都很笨重，需要散热器。

另一种方法是从运动中使用振动能量，由此悬臂振动压电元件，将机械能转化为电能。

但是这些系统是有问题的，因为它们经常被调整为一个振动频率。这意味着它们的效率只有在外部机械能具有相同频率时才最大。

这就是CEA-Leti的能量收集系统进来。

CEA-Leti的能量收集集成电路在一个更大的系统中工作。使用的图像礼貌CEA-Leti

能量收集系统将机械能转换成电能功率IC。而类似悬臂系统,将机械运动转换成电能使用压电效应,悬臂电可调,允许它来匹配其共振频率的峰值频率外部机械力。

使用可调谐振系统从典型的悬臂系统增加446％的收获带宽，并将能量效率提高了94％。控制系统所需的能量是比系统收获的两个数量级;该系统需要大约1μW，而收获的能量在100μW和1兆瓦之间。

基于CMOS芯片的量子点和数字模拟电路的量子集成电路

尽管量子计算将为计算领域带来一些重大变化，它们远远不代表商业化。

许多障碍，如低温要求，使它们难以投入日常应用。但有一个特别的问题是它们整合到标准电路中。

在一项研究中节能量子计算，研究人员解释说，必须将处于叠加状态的量子位与外部能量源保持良好的距离。这是因为任何暴露在外部能量下的量子位元都面临着波函数崩溃的风险。这些能量来源包括磁场波动、电磁能和热(机械振动)。

让事情变得更复杂的是，量子计算机电路在某种程度上需要与传统的电子电路(如模拟和数字电路)接口。如果这些电路在量子电路之外，那么空间和速度的问题就成了问题;远程电路占用更多空间，距离降低了获取信息的速度。

根据CEA-LETI，“量子集成电路是概念验证电路合并微电子基准和在有限的电力预算的亚开尔文温度下运行的微电子基准和量子点。”雷竞技最新app使用的图像礼貌CEA-Leti

要解决这些问题，CEA-Leti开发了一种量子计算技术将Qubits与传统数字和模拟电路相结合使用标准制造技术在同一块硅上。

28 NM FD-SOI工艺将NA电流检测的模拟电路，缓冲器，多路复用器，振荡器和信号放大器与片上的双量子点相结合，其操作不受影响 - 即使在数字频率下使用传统电路最多7GHz和模拟频率高达3 GHz。

在110 mk下操作的IC能够在电源预算操作时提供NA电流检测，以防止对量子点的干扰，这比竞争技术低40倍。

有源干扰器和3D堆叠芯片

随着芯片上的晶体管的数量增加，一个故障的机会也增加，从而降低了晶片的产率。一个替代方法是使芯片变小并且包括较少的晶体管，同时也将多个芯片连接在一起，从而增加整体晶体管计数。

但是，PCB在一起将多个模具连接出来。这些问题可能涉及有限的带宽和无法整合管芯所需的其他有源电路，例如功率调节。

CEA-Leti已经做了一个有源干扰层和3D堆叠芯片在集成电路技术上的突破。

有源干涉器、其封装和三维集成截面图。使用的图像礼貌CEA-Leti

即，该团队在六个小芯片上开发了一个96核心处理器，3D堆叠在活跃的插入器上。

就像PCB拓扑结构一样，CEA-Leti使用一层金属互连，将不同的模具连接在一个单一的底座上。但与PCB不同的是，互连层是一块只有100 μm厚的半导体。

是什么让插入者更令人印象深刻的是它是活跃的。它还具有集成电路，包括晶体管。因此，插入器可以集成功率调节器，多路复用器和数字处理器，这意味着直接连接到灭吸器的模具以高速运行。他们还有他们旁边的所有需要​​处理电路。

主动施加器的使用也意味着更小的集成电路和更少的晶体管数量可以组合在一起产生复杂的电路。这提高了晶圆产量，降低了整体成本，并扩大了产能。

这项技术的未来是什么？

来自CEA-Leti的这三种技术使我们一睹了解ICS可能会产生自己的功率甚至能够集成量子电路的未来。

能量收集技术可能很难在现代设计中找到它的途径，因为大多数便携式应用程序需要相对较大的功率(相比于1兆瓦)，而且这些设备通常是固定的。

使用传统施工技术的量子电路意味着可以将量子安全性（可能成为必要的）集成到日常设备中，例如智能手机，平板电脑和计算机。但是，在量子计算成为商业，这项技术可能会保持利基。

诸如主动反弹者的技术可能是这里讨论的三个技术，因为它容易解决现代晶体管减少相关问题。

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