Презентация на тему "Моделирование 3D наносхемотехники"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Моделирование 3-d наносхемотехники

• 
  Слайд 2

  Актуальность

  • Нанотехнологии и нанонауки, многофункциональные материалы, основанные на новых знаниях и предназначенные для новых производственных процессов и устройств.
  • Промышленность и общество могут извлечь пользу из новых знаний посредством разработки новых продуктов и технологических процессов.
  • Необходима согласованность национальных исследовательских программ и инвестиций. Это должно гарантировать обеспечение страны командами и соответствующей инфраструктурой, нацеленными на решение актуальных задач.
• 
  Слайд 3

  Прошлое и настоящее схемотехники

• 
  Слайд 4

  Настоящее и будущее схемотехники

• 
  Слайд 5

  Новизна

  Представлен новый подход к пониманию и освоению свойств трехмерных интегральных схем.

  Разработана соответствующая подходу схемотехника.

  Разработано программное обеспечение, позволяющее синтезировать новые интегральные структуры, а также «совершать экскурсию» внутрь интеллектуального кристалла и «гулять» там.

• 
  Слайд 6

  Теория

  • Разработана переходная схемотехника для 3-d СБИС.
  • Компонент схемотехники - физический переход между материалами с различными свойствами.
  • Математические модели интеллектуальных элементов содержат минимальное количество переходови физических областей с различными свойствами.
  • Некоторые модели «совпадают» по структуре с органическими молекулами, имеющими те же логические функции.
• 
  Слайд 7

  Теоретические основы переходной схемотехники (ТОПС 1)

  Математической моделью функционально-интегрированного элемента (ФИЭ) является неориентированный граф G (X, А, Г), где: X = (х1, х2, …хN) – множество вершин, А = (а1,а2,…аМ) – множество ребер.

  Предикат Г является трехместным предикатом и описывается логическим высказыванием Г (xi, ak, xj), которое означает, что ребро aк соединяет вершины хi и xj.

• 
  Слайд 8

  ТОПС 2

  Элементу множества вершин хi соответствует часть интегральной структуры

  Fi

  Тi ,

  в которой

  Тi определяет качественный состав части интегральной структуры,

  Fi – элемент функционального множества.

  Т = {Ti}(i=1,n) = (p,n,p+,n+,…SiO2, Al, Ga…) = П U Д U М –

  множество элементов типа частей структуры (р – полупроводниковая область р-типа, n – полупроводниковая область n-типа, SiO2 – область двуокиси кремния, Аl – область алюминия, Ga – область галия и т.д.),

  П – подмножество областей полупроводников, Д – подмножество областей диэлектриков, М – подмножество проводников.

• 
  Слайд 9

  ТОПС 3

  Функциональное множество F = Fy U FH состоит из двух подмножеств: Fy = {Fyi} = (E1,…,Ek1,I1,…,Ik2,φ1,…,φk3…) подмножества управляющих воздействий в виде напряжения Еi, тока Ij, света φк и FH = {FHi} = (вх1,…,вхm,вых1,…,выхn) подмножества назначения, задающего входные и выходные функции областям из подмножества Т, по отношению к которым определяются передаточные характеристики элементов. N – число областей интегральной структуры, размерность элемента.

• 
  Слайд 10

  ТОПС 4

  Элементам множества ребер ак, аi соответствуют переходы между различными частями интегральной структуры, выполняющие определенные функции, причем существуют

  xi, xj ( хi ≠ xj & Г (xi , ак , xj ) & Г (xj , ак , xi).

  Примерами переходов – компонентов переходной схемотехники – являются:

  • Пi – Пj переход - переход между полупроводниками, например, р – n переход, переход между полупроводниками р и n типа, выполняющий диодную функцию,
  • Пi – Дj переход - переход между полупроводником и диэлектриком,
  • Пi – Мj переход - переход между полупроводником и металлом (диод Шоттки), переходы между прозрачными и непрозрачными слоями в оптоэлектронных элементах, мембраны в биологических элементах и т.д,
  • Инциндентор Г (xi, ak, xj) означает, что область xi, имеет с областью xj физическую границу – переход ak.
• 
  Слайд 11

  ТОПС 5

  Графовые модели интегральных элементов могут представлять собой деревья, а могут содержать и циклы.

  цепь открытий и изобретений, давших три последних поколения вычислительных машин, всего лишь начальные элементы таблицы оптимальных математических моделей элементов переходной (p-n) схемотехники.

• 
  Слайд 12

  ТОПС 6. Генерация структур

  Процедура генерации структурных формул интегральных структур по математической модели элемента переходной схемотехники: а) – структурная формулаэлемента И-НЕ, б) – структура элемента, выполненного по эпитаксиально-nланарной технологии, в) – структурная формула И-НЕ, г) – структура элемента с локальными эпитаксиальными областями, д) – структурная формула И-НЕ, е) – структура элемента с многослойной (трехмерной) конструкцией

• 
  Слайд 13

  Пример проектирования ФИЭ

  а) – математическая модель (объединение двух n-p-n транзисторов по эмиттерам и коллекторам),б) – вертикальнаяоптимальная интегральная структура,в) – вертикальнаяструктура с разбиениемвершины nвых ,г) – горизонтальнаяструктура на изоляторе

  Уравнение синтеза

• 
  Слайд 14

  RS-триггер в переходной схемотехнике

  Уравнение синтеза

  RS-триггер в переходной схемотехнике:а) – структура, б) – топология

• 
  Слайд 15

  N-разрядный регистр на RS-триггерах в переходной схемотехнике

  а) – уравнение синтеза,б) – ДНК,в) – интегральная структура,г) – топология одного разряда

• 
  Слайд 16

  Биочипы (подобие углеродной и кремниевой переходных схемотехник)

  На рисунке показан синтез комплиментарной цепи ДНК из нуклеотидов, модели которых удивительно похожи на математические модели триггеров в переходной схемотехнике.

• 
  Слайд 17

  Программное обеспечение (ПО 1)

  SGenerator –генерация 2-d интегральной структуры по математической модели ФИЭ

• 
  Слайд 18
  

  Программное обеспечение (ПО 2) –Perspective –3-d визуализация (пример 1)

• 
  Слайд 19
  

  Программное обеспечение (ПО 2) –Perspective –3-d визуализация (пример 2)

• 
  Слайд 20
  

  Программное обеспечение (ПО 2) –Perspective –3-d визуализация (пример 3)

• 
  Слайд 21
  

  Программное обеспечение (ПО 2) –Perspective –3-d визуализация (пример 4)

• 
  Слайд 22
  

  Программное обеспечение (ПО 2) –Perspective –3-d визуализация (пример 5)

• 
  Слайд 23
  

  Программное обеспечение (ПО 2) –Perspective –3-d визуализация (пример 6)

• 
  Слайд 24
  

  Программное обеспечение (ПО 2) –Perspective –3-d визуализация (пример 7)

• 
  Слайд 25
  

  Программное обеспечение (ПО 2) –Perspective –3-d визуализация (пример 8)

• 
  Слайд 26

  Результаты

  Система оптимальных математических моделей интеллектуальных элементов различной степени сложности для 3-d СБИС.

  • Моделирующее программное обеспечение.
  • Побочный культурологический эффект:
  • 3-d технологии в интернете (3-d сайты)
• 
  Слайд 27

  Обучение

  Разработан учебный курс,включающий: курс лекций, практикум по компьютерному моделированию, тестирование на сайте, методические материалы

• 
  Слайд 28

  Дополнительная литература

  • Трубочкина Н.К. Синтез на ЭВМ функционально-интегрированных элементов. Вопросы радиоэлектроники, сер. Технология производства и оборудование, вып.1, 1985, с.20.
  • Трубочкина Н.К. Логические элементы статических БИС. М: МИЭМ, 1987.
  • Трубочкина Н.К. Машинное моделирование функционально-интегрированных элементов. Учебное пособие. М.: МИЭМ, 1989.
  • Трубочкина Н.К., Мурашев В.Н., Петросян Ю.А., Алексеев А.Е. Функциональная интеграция. Концепция. Электронная промышленность, 2000, № 4, с.49-70.
  • Трубочкина Н.К., Мурашев В.Н., Петросян Ю.А., Алексеев А.Е. Функциональная интеграция элементов и устройств. Электронная промышленность, 2000, № 4, с.70-88.
  • Трубочкина Н.К. Схемотехника ЭВМ. М: МИЭМ, 2008.
• 
  Слайд 29

  О руководителе научного направления

  • Трубочкина Надежда Константиновна - доктор технических наук, профессор, Россия, Москва, МИЭМ, кафедра вычислительных систем и сетей.
  • Работает в области информационных, компьютерных и интернет-технологий, занимается теоретическими разработками в области переходной схемотехники для 3-d СБИС.
  • Автор более 80 научных работ и изобретений в области создания элементной базы и программного обеспечения для проектирования компьютерных систем.
  • Читает лекции в Московском институте электроники и математики по компьютерной схемотехнике и Web-дизайну. Ведет курс в интернете по Flash-технологиям.
• 
  Слайд 30

  Контакты:

  Адрес: Россия, 121109, Москва, Московский институт электроники и математики (МИЭМ), Б.Трехсвятительский пер., 3/12, кафедра «Вычислительные системы и сети» (ВСиС)

  Тел.: 916-8909