Uic ingeniør løser udfordringer i nanoskala computing

Dagens bedste computerchips kan prale af svimlende transistorarrays, der overstiger 2 1/2 milliarder, men nye teknologier på nanometer-niveau holder løftet om at øge antallet endnu mere. Nanotransistorer kan fremstilles af materialer, der spænder fra silicium til kulnanorør og endda store molekyler.

Men hvordan garanterer du, at sådanne ultra-små elektroniske kredsløb vil fungere pålideligt?

Wenjing Rao, University of Illinois at Chicago assisterende professor i el- og computerteknik, vil undersøge det spørgsmål ved hjælp af et femårigt, $ 450, 000 National Science Foundation Early Faculty Career -pris, hun lige vandt.

Dagens chips er bygget baseret på enheden kaldet CMOS-komplementær metaloxidhalvleder-som kan fremstilles med meget høj pålidelighed. Men morgendagens nanotransistorer skal muligvis laves ved hjælp af helt nye processer.

"Hvis du skifter til en anden mekanisme, der vil være forandring, "Rao sagde." Ligesom jeg skiftede byggematerialer fra mursten til glas og stål, du får en anden karakter. Selvom jeg muligvis kan bygge en højere bygning med lettere materialer, nye problemer kan opstå. "

Fremtidige nanotransistorer, hun sagde, sandsynligvis udsættes for fejl og mangler. Forskning kan endda bevise, at det ikke kan betale sig at fremstille dem til konventionel brug, såsom stationære computere. Men nanoelektronikbaserede systemer kan vise sig nyttige til helt nye applikationsdomæner, såsom integrerede systemer og sensorer. Rao vil udforske dette som en del af hendes NSF Career Award, sammen med de teoretiske grænser, funktioner og anvendelser af nanotransistorchips.

"Hvis hver transistor vil være så lille, du er udsat for en masse fejl og fejl, " hun sagde, "så, hvordan håndterer du det? Vi skal være i stand til at opdage fejl og finde måder at tolerere dem på, måske ved at bruge en anden komponent til at udføre den samme beregning, eller-på lang sigt-ved selvreparation. "

Rao vil undersøge mulige måder til bedst at teste og diagnosticere problemer med nanotransistorer og afgøre, om og hvordan redundante systemer kan fungere som beskyttelsesforanstaltninger mod fejl.

"Du skal have en work-around, "sagde hun." En chip til en sensor, for eksempel, kunne udsættes for miljøvariationer såsom baggrundsstøj, kosmisk stråling og omgivende vibrationer. Du ville også forvente at se mange fejl under beregninger. "

Rao sagde, at computeringeniører stiller mange vidtgående spørgsmål om elektroniske nanosystemer i et forsøg på at opstille design- og fremstillingsregler, der sikrer, at nye produkter, der bruger dem, vil være pålidelige.

"Vi prøver virkelig at undersøge, hvor grænsen er. Hvad kan og ikke kan gøres? Vi ser på, hvad vi kan gøre fra et teknisk perspektiv til, hvad der er muligt, hvad ikke, og hvad der er for dyrt. "

Raos bevilling vil også delvis blive brugt til at støtte ph.d. -studerende, der hjælper med hendes forskning, og at udvikle nye kurser om emnet på både bachelor- og kandidatniveau.