Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado nuevos circuitos integrados no lineales basados en el caos que permiten que los chips de computadora realicen múltiples funciones con menos transistores. Estos circuitos integrados pueden fabricarse con procesos de fabricación "listos para usar" y podrían conducir a nuevosarquitecturas informáticas que hacen más con menos circuitos y menos transistores.
La ley de Moore establece que el número de transistores en un circuito integrado se duplicará cada dos años para mantenerse al día con las demandas de procesamiento. Anteriormente, este objetivo se había abordado reduciendo el tamaño de los transistores individuales para poder agregar más al chipSin embargo, esa solución se está volviendo insostenible rápidamente, y la industria de los semiconductores está buscando nuevas formas de crear mejores chips de computadora.
"Estamos llegando a los límites de la física en términos del tamaño del transistor, por lo que necesitamos una nueva forma de mejorar el rendimiento de los microprocesadores", dice Behnam Kia, investigadora principal en física en NC State y autora principal de un artículo que describeel trabajo ". Proponemos utilizar la teoría del caos, la propia no linealidad del sistema, para permitir que los circuitos de transistores se programen para realizar diferentes tareas. Un circuito de transistores no lineal muy simple contiene patrones muy ricos. Diferentes patrones que representan diferentes funciones coexisten dentro de los no linealesdinámica del sistema, y son seleccionables. Utilizamos estos comportamientos de nivel dinámico para realizar diferentes tareas de procesamiento utilizando el mismo circuito. Como resultado, podemos obtener más de menos ".
William Ditto, colega de Kia y Carolina del Norte, profesor de física y decano de la Facultad de Ciencias, trabajó en la concepción, diseño, desarrollo y fabricación de un chip de circuito integrado que contiene circuitos no lineales en funcionamiento para realizar múltiples cálculos digitales diferentes.
Tradicionalmente, los circuitos basados en transistores realizan una tarea cada uno. Los procesadores de computadora operan enrutando cada instrucción y sus operandos al circuito transistor apropiado en el circuito integrado que implementa esa instrucción específica. En el diseño de Kia, el circuito transistor puede programarse para implementardiferentes instrucciones al cambiar entre diferentes operaciones y funciones.
"En los procesadores actuales no se utilizan todos los circuitos del procesador todo el tiempo, lo cual es un desperdicio", dice Kia. "Nuestro diseño permite que el circuito se transforme y reconfigure rápidamente para realizar una función digital deseada en cada reloj".ciclo. El corazón del diseño es un circuito analógico no lineal, pero la interfaz es totalmente digital, lo que permite que el circuito funcione como un circuito digital totalmente transformable que se puede conectar fácilmente a los otros sistemas digitales ".
Los investigadores han producido un enfoque alternativo para la informática que es compatible con la tecnología existente y utiliza el mismo proceso de fabricación y herramientas CAD que los chips informáticos existentes, lo que podría ayudar a la adopción comercial.
"Creemos que este chip ayudará a resolver los desafíos de las demandas de más potencia de procesamiento de menos transistores", dice Kia. "El potencial de 100 circuitos no lineales morphables basados en el caos haciendo un trabajo equivalente a 100 mil circuitos, o de 100 milloneslos transistores que realizan un trabajo equivalente a tres mil millones de transistores son prometedores para extender la ley de Moore, no duplicando el número de transistores cada dos años, sino aumentando lo que los transistores son capaces de hacer cuando se combinan en circuitos no lineales y caóticos ".
"Nos estamos acercando al tamaño comercial, la potencia y la facilidad de programación en nuestros diseños en evolución que bien podrían ser de relevancia comercial significativa en unos pocos meses con nuestro ciclo de diseño / fabricación de mejoras e implementaciones de tres meses", dice Ditto.
El trabajo aparece en Transacciones IEEE en circuitos y sistemas II: Informes rápidos . Kenneth Mobley de FirstPass Engineering también contribuyó al trabajo. La investigación fue apoyada por el número de subvención de la Oficina de Investigación Naval N00014-14-C-0033.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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