延長(zhǎng)摩爾定律的微處理芯片新原理、新結(jié)構(gòu)與新方法研究

1、項(xiàng)目名稱：延長(zhǎng)摩爾定律的微處理芯片新原理、新延長(zhǎng)摩爾定律的微處理芯片新原理、新結(jié)構(gòu)與新方法研究結(jié)構(gòu)與新方法研究首席科學(xué)家：李國(guó)杰李國(guó)杰中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所唐志敏唐志敏中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所起止年限：20051212005121依托部門：中國(guó)科學(xué)院中國(guó)科學(xué)院求進(jìn)行自組織，以有效地利用片上的晶體管資源，動(dòng)態(tài)適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，從而達(dá)到降低成本和功耗的目的。2.信息信息處理效率與信息理效率

2、與信息處理過(guò)程需要消耗的能量之程需要消耗的能量之間有什么有什么樣的關(guān)系？的關(guān)系？總體上看，目前我們采用的信息處理過(guò)程是一個(gè)不確定性逐步減少的過(guò)程，即一個(gè)熵不斷減少的過(guò)程，因此肯定是要消耗能量的。但這個(gè)能量的下界是很低的（馮?諾意曼曾指出，一個(gè)基本二進(jìn)位操作需要消耗的最少能量是kTln2，其中k是波爾茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度，在室溫下這相當(dāng)于3?1021焦?fàn)枺?。目前的處理芯片在消耗能量方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)下界，其本質(zhì)原因在什么地方，這是一個(gè)非常

3、值得研究的問(wèn)題。是不是信息處理的效率越高，所需要消耗的能量就越多？如果是這樣，處理效率與能量消耗之間有什么聯(lián)系？如果能找到這些問(wèn)題的答案，那么對(duì)芯片的低功耗設(shè)計(jì)會(huì)有巨大的推動(dòng)。因?yàn)楹纳崮艿谋举|(zhì)原因是由于現(xiàn)在普遍采用的信息處理過(guò)程是不可逆的，所以多年來(lái)理論界一直有人在可逆計(jì)算機(jī)方面做工作，他們建議構(gòu)造基于可逆邏輯的信息處理系統(tǒng)（因?yàn)檫壿嬤\(yùn)算是可逆的，所以信息量不會(huì)因?yàn)檫壿嫴僮鞫鴾p少，從而理論上可以不損耗能量）?？赡嬗?jì)算雖然因其巨大的時(shí)間

4、和空間開(kāi)銷，短期內(nèi)并不現(xiàn)實(shí)，但卻給了我們一定的啟示，讓我們?nèi)ヌ剿髦鸩奖平碚撓陆绲牡湍芎碾娐方Y(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)。3.在數(shù)十在數(shù)十億元件元件組成的芯片上如何構(gòu)造成的芯片上如何構(gòu)造穩(wěn)定可靠、性能可定可靠、性能可預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)的系的系統(tǒng)？隨著摩爾定律的延續(xù)，芯片特征尺寸進(jìn)一步按比例縮小，在單芯片上集成數(shù)十億元件（晶體管）已成為可能。與此同時(shí)，由制造過(guò)程中工藝參數(shù)的漲落或內(nèi)部原子級(jí)效應(yīng)引起的器件參數(shù)離散性不斷增加；越來(lái)越薄的柵氧化層導(dǎo)致因隧穿而影響可靠性