Исследовательский проект под названием Steeper Project призван свести практически до нуля любые затраты электроэнергии в моменты ожидания и сократить энергопотребление на порядок в то время, когда микросхема находится под нагрузкой.

Координация проекта возложена на Федеральную политехническую школу Лозанны. В его реализации намерены участвовать исследовательская лаборатория IBM в Цюрихе, компании Infineon Technologies и Global Foundries, а также шесть европейских научно-исследовательских институтов. (По последним сообщениям, участие Global Foundries пока остается под вопросом.) Финансирование осуществляется за счет средств Седьмой рамочной программы Европейской комиссии.

"В конечном итоге производители должны получить доступ к результатам наших исследований, — отметил координатор проекта от Федеральной политехнической школы Лозанны Адриан Лонеску. — Это позволит им проникнуть в тайны электроники и создать компьютерные системы, которые будут потреблять в спящем режиме крайне незначительное количество энергии. Такие системы принято называть компьютерами с нулевым энергопотреблением. Аналогичные решения можно применять и в процессорах портативных электронных устройств, что позволит нам увеличить продолжительность работы от батарей".

Проект, рассчитанный на три года, посвящен поиску альтернатив ставшей фактически стандартной технологии КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник), на основе которой сегодня производятся практически все коммерческие компьютерные микросхемы. Новый подход предполагает использование туннельных полевых транзисторов (Tunnel Field Effect Transistor, TFET) на базе нанопроводников, которые должны прийти на смену полевым МОП-транзисторам (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET), составляющим основу КМОП-чипов.

TFET-транзисторы обещают существенно уменьшить общее энергопотребление процессоров и фактически исключить потребление энергии в ждущем режиме.

Лишний расход электроэнергии во время простоя вызывает особое беспокойство Европейской комиссии. Даже после перевода в ждущий режим процессоры все равно продолжают потреблять некоторое количество энергии. Это можно сравнить с протекающим краном, который, даже будучи плотно закрытым, все равно пропускает воду. По оценкам Еврокомиссии, устройства, находящиеся в ждущем режиме, потребляют около 10% общего объема энергии, расходуемой в домах и офисах.

Исследователи рассчитывают, что новая конструкция позволит плотнее закрыть ворота транзистора, уменьшив тем самым утечку электроэнергии. Кроме того, меньше энергии будет тратиться на открытие и закрытие ворот. Напряжение питания планируется снизить до 0,5 вольт, что примерно на порядок меньше, чем у современных процессоров.

TFET-транзисторы изготавливаются из кремния и кремниево-германиевых материалов. Для повышения эффективности переключения используется межзонное туннелирование на основе квантовой механики. Управление каналами транзистора осуществляется с помощью кремниевых нанопроводников диаметром всего в несколько нанометров.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями