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Dennard 缩放理论的影响
讨论了以下主题：(1)“Dennard 的 MOSFET 缩放论文 30 年回顾”，作者是英特尔公司的 Mark Bohr；(2)“器件缩放：推动半导体行业 30 年增长的跑步机”，作者是 i2 Technologies 的 Pallab Chatterjee；(3)“MOSFET 缩放的回忆”，作者是佛蒙特大学的 Dale Critchlow；(4)“缩放的业务”，作者是 TCX, Inc. Technology Connexions 的 Rakesh Kumar；(5)“MOSFET 缩放理论及其影响的观点”，作者是 IBM 的 Tak Ning； (6) “Scaling 的影响以及当时 Scaling 发展的环境”，作者：Yoshio Nishi，斯坦福大学；(7) “一切都与 Scaling 有关”，作者：Hans Stork，德州仪器。Dennard 的三篇原创论文，分别发表于 1972 年（IEDM 会议）、1973 年（IEDM 会议）和 1974 年（IEEE 固态电路杂志），也在本期中重印。感谢您花时间阅读 SSCS 新闻。我们很感谢您的评论和反馈！请将评论发送至 myl@us.ibm.com。
ann-kelleher-iedm-2022.pdf
Dennard 缩放：1974 年，Robert Dennard 等人 [3] 撰写了一篇开创性的论文，描述了晶体管缩放规则，该规则能够同时提高性能、降低功耗并持续提高密度。Dennard 工作中的原则被半导体行业采纳为未来 30 年推动摩尔定律的有效路线图，为我们提供了持续改进晶体管技术的可预测路径。绕过瓶颈的重大突破包括：(a) 创新浸没式光刻技术，用于图案化低于光波长的特征 [3]，以继续实现密度缩放；(b) 创新工艺和工具，用于超薄栅极氧化物和超浅结的原子级精密工程，以解决 30 纳米以下栅极长度的静电控制瓶颈；(c) 晶圆尺寸从 100 毫米过渡到 300 毫米，以提高工厂产量并降低成本。
CS 5341/6341：高级计算机架构 CRN
直到最近，计算机系统的性能和功率效率才随着摩尔定律的扩展和 Dennard 缩放的晶体管效率的提高而稳步提高。然而，现在由于物理限制，设备缩放在性能和功率改进方面遇到了限制。为了在后摩尔和后 Dennard 时代继续生产快速且节能的计算机系统，计算机架构师和系统设计师正在朝着令人兴奋的新方向发展。一个方向是转向并行计算机架构和系统，包括多核和众核处理器、并行执行模型以及新的缓存一致性和内存一致性模型。另一个方向是整合异构和专用加速器，包括 GPU、TPU、FPGA、CGRA 和 ASIC。第三个方向是出现全新的硬件和软件系统，包括量子计算、基于 DNA 的计算机系统、神经形态计算和间歇性计算。本课程将首先回顾计算机设计的基本原理和指令集原理，然后研究当今计算机设计的基本原理，包括高级流水线、指令级并行、内存层次设计、存储系统、互连网络和多处理器。我们还将通过阅读和讨论研究论文、听取和发表技术演讲、在真实和模拟硬件上运行实验以及规划和开展学期研究项目来探索上述三个新方向。本课程将帮助学生为涉及高级计算机架构和系统方面的研究做好准备，或者为国家实验室或公司工作，开发或使用高级架构用于高性能计算、大规模数据分析或机器学习的应用。课程先决条件
极端异构时代的软件研讨会报告
到 2006 年左右，人们逐渐意识到，这些由集成电路底层制造技术的平稳发展所提供的有利条件正在让位于更具挑战性的技术环境。内存性能的提高，尤其是对主内存的访问延迟，已经明显放缓，导致许多重要算法的性能改进也相应放缓。Dennard 缩放定律因底层物理因素而失效，这意味着处理器时钟速率不能再随着晶体管密度的增加而增加，同时功耗也会增加；此外，如果不增加所需功率，就无法添加更多有源电路。平面晶体管密度改进的终结是可以预见的，因为单个晶体管的尺寸接近量子力学主导经典材料特性的微小尺度。
VLSI设计（单元1）
1947 Bipolar Transistor invented by Bardeen, Brattain and Shockley at Bell Laboratories 1958 Simultaneous Development of Integrated Circuit by Kilby at Texas Instruments & Noyce and Moore at Fairchild Semiconductor 1961 First commercial digital IC available from Fairchild Semiconductor 1967 First Semiconductor RAM (64bits) discussed at the IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 1968 Introduction of the first commercial IC operational amplifier the µA709 by Fairchild Semiconductor 1970 1-transistor dynamic memory cell invented by Dennard at IBM 1971 Introduction of the 4004 microprocessor by intel 1972 First 8-bit Microprocessor The Intel 8008 1974 First 1kBit memory chip, 8080 microprocessor 1978 First 16-bit Microprocessor 1984 1MBit Memory芯片
IEEE 电路与系统新兴及精选主题期刊
我们正在进入计算机架构的新黄金时代，这既充满挑战，又令人兴奋。摩尔定律和登纳德缩放定律的即将终结，迫使每个人都在晶体管达到极限后构想即将到来的计算系统。规避这种情况的三种主要方法是使用芯片范式、领域定制和量子计算。然而，这些架构和技术创新已将根本瓶颈从计算转移到通信。因此，片上和封装上通信在确定通用、领域特定和量子计算系统的性能、效率和可扩展性方面起着关键作用。由于这种日益重要的意义，芯片和封装级通信引起了学术界和工业界的广泛关注。本期特刊承诺提供一条广阔的途径，汇集来自多个领域的芯片和封装级通信的学术和工业探索。具体来说，它将针对以下方面：
基于标准的教育创新 - LINCS
Donna Curry 培训专家 读写研究中心 田纳西大学，诺克斯维尔 缅因州韦斯特波特岛 Janet Daley ABE/GED 讲师和中心协调员 约翰逊县社区学院 约翰逊县成人教育 堪萨斯州欧弗兰帕克 Mike Dean 成人教育和读写能力部团队负责人 职业和成人教育办公室 美国教育部 华盛顿特区 Jacalyn S. Dennard 教学专家 多切斯特县教育委员会 马里兰州剑桥 Lucy Detig 教学专家 查尔斯县公立学校成人教育计划 终身学习中心 马里兰州沃尔多夫 Howard Dooley 问责主任 罗德岛地区成人学习 (RIRAL) 罗德岛州伍恩索克特 Margery Downey ABE/GED 讲师 约翰逊县社区学院 约翰逊县成人教育 堪萨斯州奥拉西
通过频率调制电荷泵检测单个自旋物种
我们利用频率调制电荷泵方法快速方便地测量高度缩放的 Si/SiO 2 金属氧化物半导体场效应晶体管中的单个“每周期电荷”。这表明检测和操纵了位于 SiO 2 栅极电介质和 Si 衬底之间边界的单个界面陷阱自旋物种（几乎肯定是 P b 型中心）。在亚微米设备中的演示中，栅极氧化物的 Dennard 缩放产生了极大的栅极氧化物漏电流，消除了电荷泵电流和漏电现象之间的干扰。结果是能够可靠且轻松地测量单个陷阱电荷泵，否则由于氧化物泄漏而完全无法访问。这项工作为单自旋物种检测和操纵提供了一种独特且随时可用的途径，可用作电流的量化标准，也可作为开发量子工程技术的潜在有用平台。最后，我们讨论了产生看似矛盾的每周期电荷奇数和偶数整数值测量值的潜在潜在物理机制。
集成的超快全光极化晶体管
由于Dennard缩放1的崩溃，电子电路的时钟速度已经停滞了近二十年，这是近二十年的，这表明，通过缩小晶体管的大小，它们可以更快地操作，同时保持相同的功耗。光学计算可以克服这一障碍2，但是缺乏具有相当强大的非线性相互作用的材料，才能意识到全光开关已经排除了可扩展体系结构的制造。最近，强烈的光结合互动状态中的微腔启用了全光晶体管3，当与嵌入式有机材料一起使用时，即使在室温下也可以在室温下以次秒切换时间4的时间运行，直至单光子级5。然而，垂直腔几何形状可阻止使用片上耦合晶体管的复合电路。在这里，通过利用硅光子技术，我们在微米大小的，完全集成的高指数对比度的微腔中的环境条件下在环境条件下显示了激子 - 孔子凝结。通过耦合两个谐振器并利用种子偏振子凝结，我们证明了超快的全光晶体管作用和串联性。我们的实验发现为可扩展的，紧凑的全光积分逻辑电路开辟了道路，这些逻辑电路可以比电器快速处理两个数量级的光学信号。