EO_464

TECH INSIGHT

- ELETTRONICA OGGI 464 - SETTEMBRE 2017

NEWS/TECHNOLOGIES

Microprocessori con transistor

bidimensionali

Francesco Ferrari

ricercatori della

TUWien

, università partner del progetto europeo Graphe-

ne Flagship, hanno pubblicato sulla rivista Nature Communications un ar-

ticolo intitolato “A microprocessor based on a two-dimensional semiconduc-

tor”.

In pratica, si tratta di un chip basato su materiali alternativi al silicio. Le

sempre maggiori necessità in termini di integrazione, densità, prestazioni e

riduzione dei consumi hanno spinto infatti la ricerca verso la sperimentazio-

ne di nuovi materiali, come quelli bidimensionali, o 2D, come per esempio il

Grafene. Questi materiali permettono di realizzare transistor caratterizzati da

uno spessore di pochi atomi che possono essere prodotti anche su materiali flessibili, caratteristiche estremamente

interessanti per molte applicazioni, fra cui quelle legate all’IoT. Il chip, realizzato dai ricercatori della TU Wien a sco-

po dimostrativo, occupa un’area di 0,6 mm

ed è formato da 115 transistor che permettono di eseguire operazioni

con dati a 1 bit. Il materiale utilizzato per il chip è il solfuro di molibdeno (o molibdenite, bisolfuro di molibdeno,

disolfuro di molibdeno o MoS2). Il microprocessore è stato realizzato con tecnologia gate-first su un wafer di silicio

con uno strato di diossido di silicio di 280 nm, ma i ricercatori precisano

che per il substrato si può utilizzare vetro o qualsiasi altro materiale,

anche flessibile. Sono stati realizzati 18 dispositivi per wafer. Il proces-

sore può eseguire programmi ospitati su una memoria esterna, eseguire

operazioni logiche e comunicare con le periferiche. Il progetto utilizza

soltanto i componenti essenziali, del tutto analoghi, come blocchi funzio-

nali, a quelli dei normali microprocessori (ALU, registri per istruzioni e

uscita, program counter, control unit). Il design a 1 bit non rappresenta

un limite dato che può essere facilmente scalato per implementare l’e-

laborazione a più bit (per esempio collegando più unità in parallelo). La

struttura bidimensionale del materiale usato offre diversi vantaggi, fra

cui i ridotti consumi e migliori possibilità di scalare dal punta di vista

della geometria, rispetto ad altri materiali come il silicio. Questi materiali

2D sono anche ottimi candidati per la realizzazione di tunnel field-effect

transistors (FET) e, inoltre, sono anche otticamente trasparenti. La tec-

nologia sviluppata dai ricercatori della TU Wien è sicuramente molto

promettente anche se vanno ancora risolti alcuni problemi, come per

esempio lo yield di produzione. Per poter diventare una tecnologia com-

mercialmente utilizzabile occorrono infatti ancora molti sviluppi, fra cui, molto importanti, quelli relativi al processo

produttivo. Quando occorre realizzare circuiti formati da migliaia o anche milioni di transistor la resa produttiva,

per esempio, diventa fondamentale.

Nuove funzionalità e tool innovativi

nella release 5.3 di COMSOL

Emanuele dal Lago

trumenti di modellazione ad alte prestazioni, nuovi solutori e importanti funzionalità nella distribuzione delle

app: queste in sintesi le più importanti novità della nuova versione del software di simulazione

COMSOL Mul-

tiphysics

e di

COMSOL Server

. La versione 5.3 migliora notevolmente le performance del software e introduce

potenti funzionalità per la progettazione e la distribuzione di app, con nuovi strumenti di modellazione e sviluppo,

Fotografia del microprocessore basato su

MoS2 usato per i test

Il chip realizzato a scopo dimostrativo utilizza

gli stessi componenti, a livello funzionale, di un

normale microprocessore come per esempio ALU

(Arithmetic Logic Unit), PC (Program Counter), IR

(Instruction Register), CU (Control Unit)

Fonte: TUWien