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进入第三维度：3D 可重构加速设备的架构探索工具
摘要 — 最近的芯片集成工艺使多个有源芯片能够在同一封装中进行 3D 堆叠，从而提供更高的逻辑密度、更低的功耗和显著的芯片间带宽。现场可编程门阵列 (FPGA) 可以从 3D 芯片集成中受益，方法是堆叠多个同质 FPGA 结构以增加逻辑容量，或与其他异构专用集成电路 (ASIC) 集成。这开启了无数的研究问题和相互关联的设计选择。然而，我们缺乏建模这些 3D 可重构设备并定量探索其巨大设计空间所需的工具。在这项工作中，我们增强了现有的 FPGA 架构探索工具并构建了新的工具来解决这一差距，重点关注电路级结构建模、3D 集成考虑、系统级架构和计算机辅助设计 (CAD) 工具。我们通过集成升级版的 COFFE 自动晶体管尺寸调整工具来扩展 RAD-Gen 框架，该工具支持 7 nm FinFET，并为较新的工艺技术提供更精确的金属感知面积模型。我们还在 RAD-Gen 中实现了新工具，用于对 3D 架构的芯片间连接和电源分配网络进行建模。此外，我们还推出了新版多功能布局布线 (VPR) 工具，该工具可以对 3D 设备进行建模，并对其架构描述语言和布局布线引擎进行了增强。最后，我们通过对同构和异构 3D 可重构设备进行建模和评估，展示了我们增强工具的功能。
高功率可重构电池的效率特征和操作区域
摘要 - 可恢复的电池可以实时更改其电池底漆，这使它们能够在操作过程中调整电压。这种独特的功能使连接功率转换器在电池直接与其他直流组件或系统的应用中冗余。目前的论文描述了用于高功率应用的可重构电池的104 kWh原型，并得出了计算完整操作区域电池效率的方程式。电池可以将其电压从0 V调整到1200 V，并达到充电240 kW的功率值，并用于排放280 kW。结果以效率图表示，显示了对电压，功率和电荷状态的依赖性。此外，将效率特征与具有固定细胞拓扑和DC-DC转换器的常规电池进行比较。可重新配置的电池可以在更宽的电压范围内运行，并在充电过程中实现更高的效率，最高效率为44.6 kW，在放电过程中可实现46.7 kW。相反，传统系统的性能优于这些阈值。最后，提出的模型可用于优化可重构电池字符串的设计，并为特定的应用程序和目的准确尺寸大小。
可重新配置的反馈现场效应晶体管，带有一个门
数十年来，由于摩尔法律[1]，互补金属 - 氧化物半导体（CMOS）技术的连续扩展导致了信息技术的革命性发展，该法律规定，微芯片的密度每24个月增加了一倍。但是，由于由短通道效应等现象引起的泄漏电流，MOS场效应晶体管（MOSFET）会遇到限制[2]。尤其是由于载体的热极限，在室温下，子阈值秋千的极限为60 mV/dec [3]。使用隧道效应，使用影响电离的电离效果（i-MOS）[8-11]等各种设备，例如使用影响电离的电离MOS（I-MOS）[8-11] [12-24] [12-24] [12-24]使用反馈现象来克服这些限制。fbfet通过调节诸如p-n-p-n之类的结构中的潜在屏障，使用正反馈机制表现出陡峭的开关特性。第一次提出的FBFET通过将电荷捕获在栅极侧壁间隔物中来调节电势垒。然而，由于间隔区域的附加过程和不稳定性，已经提出了结构，以浓重的掺杂掺杂现有的间隔区区域，或用额外的栅极电极代替它[14，15]。这些结构相对稳定，可以在带有附加栅极电极的单个设备中重新配置p和n型[13]。但是，对于在P和N型操作模式中重新配置的四端设备结构的其他门电压调制是必需的。在这项研究中，我们提出了一个可重新选择的FBFET，可以通过控制单门电压调制来以P和N型模式进行操作。单门电压允许注射孔（P型）或电子（N型），以进行正反馈回路。与其他可重新配置的FET（RFET）[25-29]相反，该FET（25 - 29]）通过阻碍注射不希望的荷载体，对电子和孔显示单极传导，可重新选择的FBFET使用电子和孔进行电流。因此，我们的设备表现出对P和N型配置的对称特征。
快速制造具有环境自适应运动的可重构螺旋微型游泳器
具有变形能力和自适应运动能力的人造螺旋微游泳器在精准医疗和无创手术中具有巨大潜力。然而，目前可重构螺旋微游泳器受到低通量制造和有限的自适应运动能力的阻碍。本文提出了一种旋转全息处理策略（螺旋飞秒激光束），可快速（<1 秒）生产刺激响应螺旋微游泳器（<100 μm）。该方法允许一步轻松制造具有可控尺寸和多种仿生形态的各种微游泳器，包括螺旋藻、大肠杆菌、精子和锥虫形状。由于其变形能力，螺旋微游泳器在恒定旋转磁场下经历翻滚和螺旋运动之间的动态过渡。通过利用自适应运动，螺旋微游泳器可以导航复杂地形并实现有针对性的药物输送。因此，这些微型游泳器对于各种精准治疗和生物医学应用具有十分重要的意义。
全纤维动态可重新配置轨道角动量模式排序
摘要：在许多应用中广泛探索了轨道角动量（OAM）光的空间自由度，包括电信，量子信息和基于光的微型消除。能够分离和区分不同横向空间模式的能力称为模式排序或模式消除，并且在此类应用程序中恢复编码的信息至关重要。理想的D模式分散器应该能够忠实地区分不同的D空间模式，具有最小的损失，并具有D输出和快速响应时间。所有以前的模式分子都依赖于散装的光学元素，例如空间光调节器，如果要与光纤系统集成在一起，它们将无法快速调整，并且会造成其他损失。在这里，我们提出并在实验上证明了我们的最佳知识，这是使用超快动态可重构性的第一种全纤维模式分类的全纤维方法。我们的方案首先分解了OAM模式内纤维线性偏振（LP）模式，然后经过对照法规的重组以确定拓扑电荷，从而正确对OAM模式进行了分类。此外，我们的设置也可用于执行OAM模式的超快路由。这些结果显示了一种新颖的光纤形式的光空间模式排序，可以很容易地用于经典和量子信息处理中的许多新应用。关键字：轨道角动量，光子灯笼，光纤，空间除法■简介
Lightning：一种可重构的光子电子智能网卡，可实现快速、节能的推理
基于机器学习的应用程序的大量增长和摩尔定律的终结迫切需要重新设计计算平台。我们提出了 Lightning，这是第一个可重构的光子电子智能 NIC，用于满足实时深度神经网络推理请求。Lightning 使用快速数据路径将流量从 NIC 馈送到光子域，而不会产生数字数据包处理和数据移动瓶颈。为此，Lightning 利用了一种新颖的可重构计数动作抽象，可以跟踪每个推理包所需的计算操作。我们的计数动作抽象通过计算每个任务中的操作数将计算控制平面与数据平面分离，并在不中断数据流的情况下触发下一个任务的执行。我们使用四个平台评估 Lightning 的性能：原型、芯片综合、仿真和模拟。我们的原型展示了以 99.25% 的准确率执行 8 位光子乘法累加运算的可行性。据我们所知，我们的原型是频率最高的光子计算系统，能够以 4.055 GHz 的速度端到端处理实时推理查询。我们对大型 DNN 模型的模拟表明，与 Nvidia A100 GPU、A100X DPU 和 Brainwave smartNIC 相比，Lightning 将平均推理服务时间分别加快了 337 × 、329 × 和 42 × ，同时消耗的能量分别减少了 352 × 、419 × 和 54 × 。
Avstack：一个开源，可重新配置的自动驾驶汽车开发平台
自动驾驶汽车（AV）的先驱承诺将彻底改变驾驶体验和驾驶安全性。但是，AV中的里程碑的实现比预测慢。罪魁祸首包括（1）所提出的最先进的AV组件缺乏可验证性，以及（2）进行下一级评估的停滞，例如车辆到基础设施（V2I）和多主体协作。部分地，进展受到了：AV中的大量软件，摩尔群体不同的约定，跨数据集和模拟器进行测试的难度以及先进的AV Components的僵化性。为了应对这些挑战，我们提出了Avstack 1，2，一个开源，可重新配置的AV设计，实施，测试和分析的软件平台。Avstack通过在数据集和基于物理的模拟器上启用首个贸易研究来解决验证问题。avstack将停滞问题作为一个可重构的AV平台，建立在高级编程语言中的数十个开源AV Component上。我们通过在多个基准数据集中的纵向测试和V2I合作案例研究中证明了Avstack的力量，这些案例研究探讨了设计多传感器，多试剂算法的权衡。
HZO-LNOI集成的铁电气调节器和内存的首次演示以启用可重新配置的光子系统Zefeng Zefeng Xu 1,2,6†
†同等贡献；电子邮件：aaron.thean@nus.edu.sg摘要 - 我们首次成功证明了创新的后端（beol）兼容的电磁调节器和内存（Eomm）基于niobate基于绝缘体（LNOI）的niobate（lnoi）Micro-Ring Rings Resonator（MRR）的5 ZRRING 0. ZRRICTRRICRICRICRICRICRICRICTRRICRICTRICTRICTRICRICRICTRRICRICTRICRICRICTRICTRICTRICTRICTRICRICRONE （HZO）非挥发性模拟记忆。高的非易失性记忆和调制性能都在单个紧凑型装置中实现，高灭绝比为13.3 dB，出色的效率为66 pm/v，稳定的九态开关，创纪录的耐力超过10 9个循环。这是通过利用LNOI中的Pockels效应来实现的，这是由残留的HZO铁电偏振的电场效应引起的。我们研究了由Eomm和Hybrid热光调制的Eomm启用的可重新配置的Chiplet-interposer光子互连的系统实现。我们的模型显示出与常规电气插座互连相比，潜在的70％能效提高。我们还测试了Eomm与Poet Technologies的400G TX/RX光学插入器芯片的集成，并研究了Eomm设备的有限规模演示。
二维可重构非厄米规范激光阵列
光子非厄米系统中的拓扑效应近期引发了一系列非凡的发现，包括非互易激光、拓扑绝缘体激光器和拓扑超材料等等。这些效应虽然在非厄米系统中实现，但都源于其厄米分量。本文，我们通过实验证明了由二维激光阵列中的虚规范场引起的拓扑趋肤效应和边界敏感性，这与任何厄米拓扑效应有着根本的不同，并且是开放系统所固有的。通过选择性地和非对称地向系统中注入增益，我们在芯片上合成了一个虚规范场，它可以根据需要灵活地重新配置。我们不仅证明了非厄米拓扑特征在非线性非平衡系统中保持不变，而且还证明了可以利用它们来实现强度变形的持久相位锁定。我们的工作为具有强大可扩展性的动态可重构片上相干系统奠定了基础，对于构建具有任意强度分布的高亮度源具有吸引力。
覆盖层对基于 Sb2S3 的可重构材料的影响...
封盖层对于保护非挥发性光子技术中使用的相变材料 (PCM) 至关重要。这项工作展示了 (ZnS) 0.8 -(SiO 2 ) 0.2 封盖如何从根本上影响 Sb 2 S 3 和掺杂 Ag 的 Sb 2 S 3 集成光子器件的性能。我们发现至少需要 30 nm 的封盖材料来保护材料免受硫损失。然而，添加这个封盖会以不同的方式影响这两种 PCM 的结晶温度。Sb 2 S 3 和掺杂 Ag 的 Sb 2 S 3 的结晶温度分别升高和降低，这归因于界面能差异。制造并测量了封盖和未封盖的掺杂 Ag 的 Sb 2 S 3 微环谐振器 (MRR) 器件，以了解封盖如何影响器件性能。令人惊讶的是，对于封盖的 PCM，MRR 的谐振频率在结晶时表现出更大的红移。这种效应是由于封盖增加了与 PCM 层的模式重叠。因此，封盖可用于提供更大的单位长度光学相移，从而减少这些可编程设备的总占用空间。总的来说，我们得出结论，PCM 上的封盖不仅可用于稳定 PCM 层，还可用于调整 PCM 结晶温度并减少设备占用空间。此外，封盖层可用于增强光物质与 PCM 元件的相互作用。