Транзисторите в микропроцесора могат да играят ролята и на тактов

Транзисторите в микропроцесора могат да играят ролята и на тактов генератор
(илюстрация: Second Bay Studiospurdue.edu)

Изследователи от катедрата по електротехника и компютърно инженерство в университета Пърдю (Уест Лафайет, Индиана) предложиха да трансфорат част от FinFET транзисторите в микропроцесора в тактов генератор, който да размени класическия кварцов генератор.

В момента Съединени американски щати влагат големи средства за възобновление на своята полупроводникова промишленост. Фабриките порастват като гъби след дъжд, само че все пак не могат да задоволят всички потребности на необятния пазар за микроелектроника, най-малкото поради зависимостта си от вноса на първични материали.

Американски учени работят върху опция на един от най-важните детайли за актуалната електроника – тактовите генератори, които са нужни за работата на комплицирани системи и се създават настрана от контролерите и процесорите. Изследователите от университета Пърдю оферират за тази цел да се употребяват транзисторите в процесора.

„ Всяка част от електрониката с висока продуктивност употребява FinFET [транзистори] “, сподели Дана Вайнщайн, професор в университета и един от създателите на създаването. „ Интегрирането на тези функционалности [тактов генератор в чипа] уголемява опциите на нашата микроелектроника оттатък елементарните процесори “.

„ Ако технологията се промени, ние ще можем да се приспособяваме, само че ще продължим напред с интегрирана микропроцесорна система ”, добавя Вайнщайн. С други думи, до момента в който технологията FinFET с отвесни транзисторни канали се употребява за произвеждане на чипове, те ще могат да носят и вградени тактови генератори.
още по темата
Тактовите генератори са нужни за синхронизиране на разнообразни детайли в компютърната система – честотата на генератора се употребява като референтна. Нищо няма да работи без тактов генератор.

Традиционно, тактовите генератори употребяват кварцови резонатори и затова е невероятно да ги интегрирате просто по този начин в чипа. Наскоро се появиха интегрирани и настройваеми генератори, основани на микроелектромеханични схеми (MEMS), само че обичайните кварцови устройства към момента са незаменими.

Предложението на американски учени е доста забавно и ще спести средства и време. Идеята с вградения клок-генератор е следната. FinFET транзисторите могат освен да превключват (да се отварят и затварят), само че и да работят в режим на задържане на сила – като тип кондензатор, което ще бъде улеснено от относително огромно отвесно ребро на транзисторния канал. Учените избрали подобен режим на превключване на прилежащи транзистори, че те последователно  създавали физическо налягане върху диелектричния филм (изолатора) сред канала (реброто) и гейта.

„ Ние компресираме пластовете сред гейта и полупроводника, като натискаме и издърпваме тази тънка област сред гейта и реброто “, разясняват откривателите. „ Правим това поредно на прилежащи транзистори – компресираме единия, разтягаме другия – създавайки странични трептения в устройството “.

Двойка FinFET транзистори, работещи по този метод, стартират да превключват при избрана резонансна периодичност, трансформирайки се в действителност в интегриран резонатор. Но още по-интересно е по какъв начин честотата на акустичните трептения се трансформира в електронен сигнал. Трептенията се предават физически на други прилежащи FinFET транзистори, което се отразява в синхронната смяна на токовите им параметри. Обработката и усилването на подобен сигнал основава тактов генератор с превъзходна продуктивност.

„ Ще имате един чип, който прави всичко, вместо няколко чипа, няколко индустриални метода и няколко комплекта материали, които би трябвало да бъдат интегрирани – постоянно в чужбина “, обобщава Дана Уайнщайн. „ Америка би трябвало да развие своите благоприятни условия за произвеждане на чипове и сходно развиване взема решение доста проблеми в региона на доставките, националната сигурност и сигурността на оборудването “.

В допълнение, потреблението на вградени тактови генератори ще сътвори компликации за хакерите, които желаят да нападат блока на тактовия генератор посредством редица странични канали (времеви офанзиви с потребление на закъснения). Сравнително елементарно е да се извърши такава офанзива против външен клок-генератор, до момента в който ще е просто невероятно да се стигне до интегрирания в чипа генератор.