四川多景区厕纸“压力大” 有游客用完还打包

2019-09-18 16:34:06
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我们多年来所听到的所有惊人的碳纳米管逻辑电路都有一个肮脏的秘密:有些纳米管是金属的而不是半导体类型。这一小部分坏管对于逻辑电路来说并不是什么大问题。它们会增加一些噪音,但逻辑的数字特性无法解决。问题一直是模拟电路。

对于模拟,该杂散金属纳米管也可以是蛇怪毒液。“单个金属[碳纳米管]会在简单的放大器中导致完整的电路故障,”Aya G. Amer 上周在旧金山举行的IEEE国际固态电路会议上向工程师解释道。Amer和她在麻省理工学院Max Shulaker实验室的同事找到了解决这个问题的方法,创造了第一个碳纳米管混合信号集成电路。

他们的解决方案取决于碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)和电阻RAM存储器(RRAM)的3D集成, Shulaker是H.-S.的先驱技术。Philip Wong 和 Subhasish Mitra 在斯坦福大学期间。[三人组合描述了“ 使用碳纳米管计算 ”中基于碳纳米管的计算机的路径, IEEE Spectrum, 2016 年 7月。

该过程包括将碳纳米管沉积在已经生产的硅电路层上,处理这些电路以形成晶体管及其互连,然后在该堆叠顶部构建RRAM。这不是可以使用硅电子层来完成的,因为所涉及的工艺温度会破坏金属互连。即使堆叠预处理的硅芯片也无法与之匹配,因为这些芯片的垂直连接能力有限。斯坦福/麻省理工学院方法中的垂直互连密度可达数千倍,从而提高了层间带宽。

美国国防高级研究计划局对这项技术非常热衷,它正在 为明尼苏达州布卢明顿的SkyWater Technology Foundry开发制造工艺投入6100万美元。

模拟过程首先构建逻辑所需的相同类型的CNTFET。这基本上是一个埋在通道下方的金属栅极,该通道由许多水平排列的碳纳米管制成,在源极和漏极之间延伸。这些纳米管中的至少一个可能是金属的; 诀窍是隔离它并将其从任何未来的电路中取出。为此,Shulaker的团队将源电极分成三块。统计上,这些中只有一个会连接到金属电极上。

为了确定哪一个并将其从电路中移除,它们在每个漏电极顶上集成了RRAM单元。RRAM以阻力的形式保存数据。一个方向的流动电流和电阻增加。沿另一个方向流动它会减少。因此,他们在包括RRAM和纳米管的电路上施加电压。对于具有半导体连接的两个,这没有效果; 没有电流可以流动,因为晶体管的栅极没有通电。但对于那个隐藏金属纳米管的人来说,情况就完全不同了。金属纳米管充当晶体管的短路,通过它及其附着的RRAM电池注入电流。这导致RRAM电池的电阻跳跃到如此之高的值,以至于它有效地切断了包含金属纳米管的路径。

Amer和Shulaker将这一过程称为“RRAM和CNFET的自我修复模拟”(SHARC); 它是自我修复的,因为晶体管消除了它自己的缺陷。该团队构建了两个混合信号电路,在模拟部分使用SHARC,一个4位数模转换器和4位模数转换器。使用306个CNFET,后者是迄今为止报道的最大的CMOS碳纳米管电路。

Shulaker说,SHARC技术“与我们正在做的一系列事情很好地结合在一起”,包括SkyWater项目。“DARPA计划是关于计算的,计算不仅仅是”数字逻辑。