מה יגיע אחרי ה-CMOS? על-פי הטכניון: ממריסטור

4 יוני, 2017

בכנס Beyond CMOS שייערך השבוע בטכניון ישתתפו כמה מהמובילים החשובים ביותר במחקר האלקטרוני בעולם, שינסו לברר כיצד התעשייה מתקדמת ללא חוק מור. אחת מהתופעות המעניינות שייחשפו: שובו החשאי של הממריסטור למרכז הבמה

מחר ומחרתיים יתקיים בטכניון אחד מהכנסים המעניינים ביותר בתעשיית האלקטרוניקה בשנים האחרונות. הכנס מאורגן על-ידי פרופ' אבינעם קולודני וד"ר שחר קוטינסקי מהפקולטה להנדסת חשמל בטכניון וייערך תחת הכותרת: Beyond CMOS. למעשה, השם המדוייק יותר יכול להיות "אחרי חוק מור". הכנס מנסה להתמודד עם ההאטה של תהליכי מיזעור השבבים בשנים האחרונות, וכיצד התעשייה צריכה להתמודד עם הצורך הגובר בביצועי עיבוד, אינטגרציה גבוהה וחסכון בהספק.

בכנס ישתתפו דוברים שחלקם סלבריטי עולמיים בתעשייה ובמחקר האלקטרוניקה. בהם פרופ' סטיוארט פארקין (Stuart Parkin) שבעבודתו ביבמ היה ממייסדי הספינטרוניקה והזיכרונות המגנטיים (MRAM), פרופ' אלי יבלונוביץ' (Eli Yablonovitch) שייסד את תחום הגבישים הפוטוניים ופרופ' לאון צ'ואה (Leon Chua) בן ה-81, שהגה את רעיון הממריסטור בתחילת שנות ה-70. צ'ואה טען במאמר תיאורטי כי במערכות האלקטרוניות הקיימות, המבוססות על השילוש נגד-קבל-סליל, חסר רכיב נוסף שהוא העניק לו את השם ממריסטור (memory resistor)  – נגד המסוגל לזכור מצבים.

מבוי סתום וארכיטקטורות חדשות

בראיון ל-Techtime הסביר ד"ר קוטינסקי, חבר סגל הפקולטה להנדסת חשמל בטכניון המתמקד בחקר רכיבי ממריסטור, שהכנס ידון בדרכים שבהם ניתן לפרוץ את המבוי הסתום ביכולות המזעור באלקטרוניקה ובמחשוב. מדובר ברעיונות כמו פיתוח מערכות זיכרון מהירות מאוד, זניחת ההפרדה הקיימת בין מעבד לזיכרון, חישוב מקבילי, מערכות מחשב נוירומופריות המחקות את פעולת המוח, ועוד.

קוטינסקי: "הטכנולוגיות הקיימות כבר לא מצליחות לספק מענה לצרכים. מתחיל להגמר להן האוויר. חוק מור הואט מאוד וזה כבר ברור. זכרונות פלאש עברו לייצור תלת-מימדי כי לא ניתן למזער אותן, והייצור של רכיבי DRAM לא מצליח לרדת מתחת ל-20 ננומטר. ברכיבים החדשים יש בעיות רבות כמו למשל זליגות בתוך הטרנסיסטורים, ואילו מצד האפליקציות יש דרישה גוברת לביצועים טובים יותר: יישומי ביג דטה, לימוד מכונה ו-IoT דורשים מהירות גבוהה והספק נמוך מאוד, שהטכנולוגיות הקיימות היום לא יכולות לספק".

הממריסטור עדיין קיים? נראה היה שכבר עשור לא מתעסקים איתו.

"בדיוק להיפך. הבעיה היתה שכאשר HP ייצרה את הרכיב הראשון היא כינתה אותו בשם Memristor, ולכן חברות אחרות שהן פעילות בנושא בחרו בשמות אחרים. חלק בחרו בשם Resistive RAM, ואינטל מכנה אותה בשם 3D XPoint וביססה עליה את מוצר הזיכרון החדש שלה, Optane. האופטיין מייצר קטגוריה חדשה של זכרון מסוג Storage Class Memory מכיוון שזהו זיכרון בלתי נדיף שהוא מהיר מ-flash וצפוף מ-DRAM. כיום יש במחשב שלוש שכבות זיכרון: מטמון מבוסס פלאש, זכרון ראשי מבוסס DRAM, והדיסק הקשיח. האופטיין נכנס בין ה-DRAM לבין הדיסק הקשיח".

מה מיוחד בטכנולוגיות הזיכרון המבוססות על רעיון הממריסטור?

"טכנולוגיות הזכרון הקיימות היום בשוק מבוססות על אגירת ושמירת מטען חשמלי. הטכנולוגיות החדשות מבוססות של שמירת התנגדות. בסופו של דבר הרכיבים החדשים הם נגדים המשנים את ההתנגדות שלהם, ולכן הם זכרונות בלתי נדיפים המבוססים על עקרון הממריסטור. אולם בכנס נדון בטכנולוגיות ובמגמות נוספות שישפיעו על התעשייה, כמו למשל מתגי Low Power, פוטוניקה ורמות גבוהות יותר של מערכות אלקטרוניות. המחקר שלי, למשל, מתמקד בזכרונות שיודעים גם לחשב. מערכים שבהם כל תא ישמש גם לביצוע חישובים וגם לשמירת מידע".

[בתמונה למעלה: מעבדת הננואלקטרוניקה על-שם זיסאפל בטכניון. צילום: דובר הטכניון]

למידע נוסף ורישום: Beyond CMOS: From Devices to Systems

פורסם בקטגוריות: חדשות , סמיקונדקטורס