Re: Tunelowe diody ???
Masz problem? Zapytaj na forum elektroda.pl z bramką pl.misc.elektronika!
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Mon, 6 Jul 1998 23:01:38 +0200
Dariusz K. Ladziak napisał(a) w wiadomości: ...
On Fri, 3 Jul 1998 20:19:02 +0200, "Daniel Onyszczuk"
<crylomag_at_nospam_home.pl> wrote:
Wielkie dzięki za obszerną odpowiedź.
Na wstępie może powiem, że jestem po informatyce (zaraz po absolutorium) i
z
tego względu
znam się przede wszystkim na elektronice cyfrowej.
Dlatego zainteresowały mnie wymienione przez Ciebie diody (Gunna i inne).
Kiedyś nawet jedną z nich kupiłem.
Tylko problem w tym, że nie mam dostatecznych materiałów na temat tych
diod
(chodzi mi głównie o charakterystykę i właściwości). Mógłbyś mi przysłać
jakiś opis ?
Masz pecha - wielu ludzi sie nacielo kupujac na bazarze "diode gunna".
To sa elementy robione do konkretnego zastosowania - dioda Gunna jest
w stanie efektywnie generowac tylko w waskim zakresie czestotliwosci
jednoznacznie okreslonym trojwymiarowa geometria zlacza. Tak wiec
najpierw trzeba wiedziec na jaki zakres zaprojektowana zostala dioda -
i to nie wystarczy wiedza ze np. na pasmo X, przecietna dioda na to
pasmo ma zakres generacji rzedu kilkuset MHz zaledwie (pasmo X to ok.
10GHz). Cos o tym wiem bo czesc diod Gunna stosowanych w radarach
policyjnych wyszla spod mojej reki...
A jeśli chodzi o diody tunelowe, to wogóle mnie interesuje zastosowanie
tych
diod jako wzmacniaczy.
Zastosowanie, które wymyśliłem i potwierdziłem w symulacjach
komputerowych,
to użycie ich jako elementy
aktywne w bramkach logicznych. W moim rozwiązaniu obwód, w którym
znalazłyby
się te diody nie wymagał bardzo dokładnego strojenia (co było głownym
problemem zastosowania tych diod w układach cyfrowych; to powodowało
niestabilność bramek, lub obwodów).
Znaczy jakie odchylki elementow zalozyles? 10%? To klapa! Musisz
zalozyc min. 30% bledu na kazdym z istotnych parametrow - dopiero
wtedy uklad zaczyna byc w miare wiarygodny jako propozycja do
scalenia.
Jeśli chodzi o odchyłki, to faktycznie może to być nadal problem, choć w
dużo mniejszym
stopniu niż w rozwiązaniach wcześniejszych, które nie wypaliły.
Z tego co pamiętam, to chyba faktycznie zakładałem ok 10% odchyłki.
Według mnie sukcesem byłoby pokazanie, że układy cyfrowe (niekoniecznie
scalone), które działałyby nie w warunkach laboratoryjnych, wogóle można
zbudować na bazie diod tunelowych. Nawet jeśli pożerałyby mnóstwo prądu i
były strasznie wolne, to jednak sprawiłoby to, że coś co wydawało się być
niemożliwe, stało się możliwe,
Bramki zbudowane przeze mnie w
symulatorze charakteryzują się stabilnością (wszystkie parametry obwodu
mają
dość dużą tolerancję), są synchroniczne (dzięki czemu można byłoby budować
komputery z "superpipelineing'iem", tzn. w jeden chip procesora mógłby
zachowywać się
jak wiele równolegle pracujących procesorów) i każda bramkach zasilana
jest
przez kilka zmiennych napięć (o dwóch poziomach; nie pamiętam w tej chwili
ile, bo już dość dawno tym się zajmowałem). Bramki te nie zawierają wogóle
tranzystorów, tylko zwykłe diody, rezystory i bardzo małe kondensatory
(porównywalne z pojemnościami pasożytniczymi diod tunelowych).
Wszystko pieknie. Tylko znane mi technologie wytwarzania diod
tunelowych przewiduja INDYWIDUALNE dotrawianie zlacza w kazdej diodzie
z jednoczesna obserwacja jej charakterystyki pradowo - napieciowej
(wystapienie doliny na przebiegu U-I. Jak chcesz to zrealizowac w
układzie scalonym? Szczegolnie zas - jak chcesz zrobic uklad z germanu
(krzemowe diody tunelowe nie maja zadnych sensownych parametrow).
Bramki zawieraja "jedynie" rezystory i kondensatory? Toz to najdrozsze
z mozliwych do realizacji elementy w ukladzie scalonym, nie
przypadkiem uklady logiczne robi sie z samych tranzystorow - tam gdzie
mozna zrealizowac 1pF pojemnosci wejdzie KILKADZIESIAT tranzystorow
MOS. W miejsce rezystora 100 kOhm zrealizowanego jako TRANZYSTOR
POLOWY wejdzie kilkanascie tranzystorow polowych przelaczajacych. W
miejsce opornika dyfuzyjnego - kilkadziesiat zazwyczaj. Wiem co pisze
jako ze od paru lat takowe uklady scalone projektuje.
Dlaczego sądzisz, że krzemowe diody tunelowe nie mają sensownych parametrów
? Kiedyś widziałem
porównanie charakterystyk diod tunelowych z różnych materiałów i do mojego
zastosowania całkiem dobrze by
się te diody nadawały. Z tego co pamiętam, to charakterystyki diody z GaAs
też całkiem nieźle wyglądały.
Jeśli chodzi o technologię wytwarzania diod, to jest to sprawa jej
wymyślenia. Skoro nigdy nie doszło do próby scalenia takich diod (bo nawet
nie można ich było zastosować w zwykłych układach w warunkach
nielaboratoryjnych), to nie doszło też do próby wymyślenia takiej
technologii. Przypuszczam, że w dzisiejszych układach scalonych, w których
efekt tunelowy coraz bardziej wpływa na parametry tranzystorów i innych
elementów, powinno być to możliwe do realizacji.
Jeśłi chodzi o kondensatory, to czy kondensator o pojemności równej od 1 do
15 pojemności złącza diody tunelowej (po takie przyjmowałem w symulacjach)
będzie zajmował dużo miejsca w porównaniu z samą diodą ? Według mnie nie,
ale jeśli jestem w błędzie, to mnie wyprostuj.
Jeśli chodzi o rezystory, to faktycznie też się zastanawiałem jak najtaniej
byłoby je zrealizować w układzie
scalonym i w tej chwili trudno mi powiedzieć (ale jest to jak sądzę znowu
kwestia wymyślenia odpowiedniej technologii, doboru materiałów do
zastosowania jako rezystory itd. , sprawę może uprościć fakt, że wszystkie
rezystory mają tę samą rezystancję). Być może należałoby zastosować
tranzystory CMOS o odpowiednio spolaryzowanej na stałe bramce (ale prawdę
mówiąc nie znam się na tyle, by powiedzieć czy to ma sens i czy nie
spowolni to całej bramki logicznej, wiedząc że napięcie na bramce jest
stałe, a między drenem i źródłem zmienne). Ale fakt, że wytworzenie
rezystorów lub czegoś co spełniałoby podobną funkcję stanowi dość duży
problem.
Niezależnie od tego, czy układy cyfrowe budowane na bazie moich bramek
byłyby szybsze od współczesnych czy nie (lub np. bradziej energooszczędne
itp.) jest to ciekawe i chciałbym to sprawdzić w praktyce (bo w
symulacjach
łatwo o pominięcie ważnych cech, które mogłyby spowodować, że w praktyce
by
to nie działało).
Poza tym to mógłby być dobry temat na pracę doktorską.
Baaardzo teoretyczna. Jak napisalem nie widze w obecnym stanie
technologii szans na scalenie takiej bramki - a nie chcesz chyba
proponowac powrotu do standardow typu LOGISTER? Zreszta bez scalenia
dalsze zwiekszanie predkosci wspolczesnych ukladow cyfrowych nie jest
mozliwe - dlaczego wspolczesne procesory kotluja po kilkaset MHz
wewnatrz i raczej setki na zewnetrznych szynach nie przekraczaja? Ano
dlatego ze w poprzek chipu pentiuma jest raptem centymetr odleglosci,
nastepna zas kosc jest nie blizej jak piec centymetrow (ze trzy
centymetry sa do samego skraju obudowy procesora). I te rozmiary
geometryczne okreslaja czasy propagacji sygnalu uniemozliwiajac tym
samym przeslanie sygnalow szybszych.
Zastosowanie diod tunelowych nie da zmniejszenia poboru energii -
typowy inwerter CMOS pobiera prad tylko w chwili zmiany stanu. Układ z
dioda tunelowa musi pobierac prad rzedu mikroamperow w stanie
ustalonym (a inwerter w takim stanie bierze pikoampery). Ziarnko do
ziarnka... z pikoamperow w skali procesora zrobia sie miliampery, z
mikroamperow - kiloampery?
Zastosowanie diod tunelowych daloby moze zwiekszenie czestotliwosci
pracy. Do jakiej? 10 GHz? To tylko malo skomplikowane uklady
peryferyjne - moze ultraszybkie przetworniki analogowo - cyfrowe czy
rejestry przesuwne dla transmisji szeregowej, choc nie wyobrazam sobie
lacza szeregowego (poza optycznym) pracujacego na takich
czestotliwosciach - poczytaj cos o prowadnicach falowych to moze
domyslisz sie czemu. Tak wiec - na poczatek zaproponuj pole
potencjalnych zastosowan - kilka ci juz raczej wykluczylem.
Darek
Oczywiście, że lekarstwem na zwiększenie szybkości układów cyfrowych jest
dalsza miniaturyzacja, ale nie jest to jedyne rozwiązanie. Tranzystor CMOS
jak wiadomo nie jest najszybszym "urządzeniem" przetwarzającym informację
cyfrową. Znaleziono już wiele innych "urządzeń" realizujących taką funkcję,
ale dużo szybciej. Może wymienię tu kilka, które mi utkwiły w pamięci:
- bramki logiczne na pojedyńczych molekułach (do 10000 razy szybsze),
- układy "fluksonowe" (chyba tak się nazywały) zbudowane na bazie
nadprzewodników ( i z tego co pamiętam chyba na bazie złącz Jodephsona), w
których wszystkie sygnały cyfrowe przekazywane były w postaci impulsowej -
tzw. fluksonów (kwantów oddziaływania magnetycznego) - też przwiduje się że
mogłyby być do 10000 razy szybsze,
- układy optyczne, które prawdopodobnie najszybciej zastąpią współczesne,
- i wiele innych (bo pomysłów pewnie nie brakuje).
Z tego co kiedyś wyczytałem, to układy budowane na bazie diod tunelowych z
natury są ok. 100 razy szybsze.
Więc nawet jeśli wymyślone przeze mnie układy spowolniłyby 100-krotnie "tę
ich naturę", to i tak gra byłaby warta świeczki, bo tak jak wspomniałem
wszystkie bramki pracują synchronicznie w sposób impulsowy (podobnie jak
fluksonowe). Dzięki temu jeden chip może pracować jak wiele równolegle
połączonych procesorów (i przetwarzać dużo więcej informacji), ponieważ
informacja przesuwa się od jednej bramki do następnej w sposób
synchroniczny. Także nadal upieram się, że jednym z zastosowań tych diod
mogłyby być szybkie układy.
Oczywiście zwiększenie szybkości komunikacji między poszczególnymi układami
nie będzie możliwe bez optycznych połączeń. Nawet, gdyby udało się zbudować
układy scalone na bazie diod tunelowych, to trzeba byłoby grupki bramek
logicznych odpowiednio zasilać (nie będę tu wnikać w szczególy), by
opóźnienia nie uniemożliwiały pracy całego układu.
Inne zastosowania:
- SIECI NEURONOWE - każda moja bramka zachowuje się podobnie jak neuron,
żeby bramka "wypaliła" (wydała impuls znaczący logiczną "1") musi być
rzekroczony pewien próg w przeciągu pewnego przedziału czasu. Nawet jeśli
nie uda się budować stabilnych cyfrowych układów scalonych , to być może uda
się budować sztuczne sieci neuronowe, bo jak widomo sieci te ze swej natury
nie są wogóle stabilne i tak naprawdę nie liczy się dokładny wynik tylko
przybliżony, jakościowy wynik.
Jeśli chodzi o duże zużycie prądu, to z tego co wiem przy bardzo dużych
częstotliwościach tranzystory CMOS zachowują się prawie jak kondensatory
(szczególnie bramka) i też pobierają dużo energii.
U mnie żadna bramka nigdy nie jest w stanie ustalonym (wszystko pulsuje),
więc faktycznie może się to wiązać ze zwiększonym zużyciem prądu (choć
przypuszczam, że rozmiar samej diody tunelowej jest dużo mniejszy od samej
bramki tranzystora CMOS, a przez to zwiększenie poboru energii może nie
będzie tak duże), ale fakt pracowania jednego procesora w roli kilku
równolegle pracujących procesorów może zminimalizować znaczenie tego faktu
(kilka procesorów zużywałoby kilka razy więcej energii). Może się to wiązać
z bardziej intensywnym chłodzeniem, ale jest to możliwe.
A tak na koniec, co to są standardy LOGISTER ?
Daniel
From: ladzk_at_nospam_ite.waw.pl (Dariusz K. Ladziak)
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Tue, 07 Jul 1998 08:19:34 GMT
On Mon, 6 Jul 1998 23:01:38 +0200, "Daniel Onyszczuk"
<crylomag_at_nospam_home.pl> wrote:
Jeśli chodzi o odchyłki, to faktycznie może to być nadal problem, choć w
dużo mniejszym
stopniu niż w rozwiązaniach wcześniejszych, które nie wypaliły.
Z tego co pamiętam, to chyba faktycznie zakładałem ok 10% odchyłki.
Czyli we wspolczesnej technologii polprzewodnikowej nie do przyjecia -
uzysk bylby minimalny, naklady na utrzymanie powtarzalnosci procesu
ogromne. Dopuszczalne jedynie do zastosowan specjalnuch (gwiezdne
wijny?) gdzie koszt jest sprawa n-tego rzedu.
Według mnie sukcesem byłoby pokazanie, że układy cyfrowe (niekoniecznie
scalone), które działałyby nie w warunkach laboratoryjnych, wogóle można
zbudować na bazie diod tunelowych. Nawet jeśli pożerałyby mnóstwo prądu i
były strasznie wolne, to jednak sprawiłoby to, że coś co wydawało się być
niemożliwe, stało się możliwe,
Alez nikt chyba nigdy nie twierdzil ze nie da sie zrealizowac elementu
przetwarzajacego informacje na dowolnie wybranym elemencie aktywnym.
Da sie, ja tylko zastanawiam sie nad ewentualnymi zaletami i wadami
rozwiazania.
Dlaczego sądzisz, że krzemowe diody tunelowe nie mają sensownych parametrów
? Kiedyś widziałem
porównanie charakterystyk diod tunelowych z różnych materiałów i do mojego
zastosowania całkiem dobrze by
się te diody nadawały. Z tego co pamiętam, to charakterystyki diody z GaAs
też całkiem nieźle wyglądały.
Musialbym siegnac do literatury - szczerze mowiac nigdy nawet nie
przymierzalem sie do projektu diody tunelowej. Waraktora, Gunna,
Zenera a nawet diody szumowej (diody z przebiciem lawinowym z
optymalizacja na maksymalnie efektywne wytwarzanie szumu w jak
najszerszym pasmie) to owszem. Ale jak pamietam na ogol w technice
mikrofalowej uzywa sie diod germanowych.
Jeśli chodzi o technologię wytwarzania diod, to jest to sprawa jej
wymyślenia. Skoro nigdy nie doszło do próby scalenia takich diod (bo nawet
nie można ich było zastosować w zwykłych układach w warunkach
nielaboratoryjnych), to nie doszło też do próby wymyślenia takiej
technologii. Przypuszczam, że w dzisiejszych układach scalonych, w których
efekt tunelowy coraz bardziej wpływa na parametry tranzystorów i innych
elementów, powinno być to możliwe do realizacji.
Widzisz - dioda tunelowa to ustrojstwo jedyne w swoim rodzaju - jedyny
znany dotychczas technice przyrzad wykorzystujacy BEZPOSREDNIO i w
postaci czystej jedna z podstawowych zasad mechaniki kwantowej -
zasade nieoznaczonosci Heisenberga. Po prostu elektron ktory jest po
jednej stronie bariery energetycznej w zlaczu p-n jest tez po trosze
po jej drugiej stronie. Rozumiesz zatem jak cienkie musza to byc
slacza - i jak rownomierne. Nie ma zatem raczej wiekszej szansy na
zrobienie diody tunelowej ze zlaczem plasko - cylindrycznym (plaskie
na powierzchni, cylindryczne na obrzezu) a taki wlasnie charakter maja
planarne zlacza w ukladach scalonych. Dioda tunelowa musi byc
struktura typu mesa - czyli z calkowicie plaskim zlaczem dochodzacym
do granicy materialu polprzewodnikowego. I stad trawienie kazdej
diody... Duzo pracy trzebaby jeszcze odwalic zanim cos takiego w
ukladzie scalonym da sie zrobic.
Jeśłi chodzi o kondensatory, to czy kondensator o pojemności równej od 1 do
15 pojemności złącza diody tunelowej (po takie przyjmowałem w symulacjach)
będzie zajmował dużo miejsca w porównaniu z samą diodą ? Według mnie nie,
ale jeśli jestem w błędzie, to mnie wyprostuj.
Spora. Zeby mial jakakolwiek sensowna powtarzalnosc i wiarygodnosc to
jaka - taka grubosc tlenku miec musi. A biorac pod uwage ze mowimy o
dyfuzyjnym skladniku pojemnosci diody to pojemnosc ta jest spora...
Zatem kondensator mialby powierzchnie kilku - kilkunastu diod. Moze
jestem przewrazliwiony, moze te pare kondensatorow co je ostatnio w
ukladzie scalonym musialem dac wewnatrz przerazily mnie swoja
powierzchnia?
Jeśli chodzi o rezystory, to faktycznie też się zastanawiałem jak najtaniej
byłoby je zrealizować w układzie
scalonym i w tej chwili trudno mi powiedzieć (ale jest to jak sądzę znowu
kwestia wymyślenia odpowiedniej technologii, doboru materiałów do
zastosowania jako rezystory itd. , sprawę może uprościć fakt, że wszystkie
rezystory mają tę samą rezystancję). Być może należałoby zastosować
tranzystory CMOS o odpowiednio spolaryzowanej na stałe bramce (ale prawdę
mówiąc nie znam się na tyle, by powiedzieć czy to ma sens i czy nie
spowolni to całej bramki logicznej, wiedząc że napięcie na bramce jest
stałe, a między drenem i źródłem zmienne). Ale fakt, że wytworzenie
rezystorów lub czegoś co spełniałoby podobną funkcję stanowi dość duży
problem.
Poki sie da, to w ukladach CMOC rezystory robi sie wlasnie w postaci
tranzystora o dlugim kanale. Tyle ze albo jest to tranzystor o
podprogowej polaryzacji bramki - wowczas jest maly, zwarty ale wymaga
indywidualnie dostrajanego napiecia na bramce (napiecie odciecia
zmienia sie w zaleznosci od odchylek technologii) oraz nie pozwala na
puszczanie na niego wiekszych sygnalow - jest po prostu silnie
nieliniowy. Mozna tez dac na bramke wszystko co mamy - czyli pelne
zasilanie. Ale wowczas kanal jest slicznie otwarty i musi miec
naprawde spora dlugosc. Realizacje dyfuzyjne sa obarczone podobnymi
wadami, oporniki np. z polikrzemu maja mala rezystancje powierzchniowa
zas ewentualne jej zwiekszenie (ostatnio projekowalem w technologiii
dajacej polikrzem rzedu 2 kOhm/kwadrat) powoduje jednoczesnie
zwiekszenie rozrzutow technologicznych.
[...]
Oczywiście, że lekarstwem na zwiększenie szybkości układów cyfrowych jest
dalsza miniaturyzacja, ale nie jest to jedyne rozwiązanie. Tranzystor CMOS
jak wiadomo nie jest najszybszym "urządzeniem" przetwarzającym informację
cyfrową. Znaleziono już wiele innych "urządzeń" realizujących taką funkcję,
ale dużo szybciej. Może wymienię tu kilka, które mi utkwiły w pamięci:
* bramki logiczne na pojedyńczych molekułach (do 10000 razy szybsze),
* układy "fluksonowe" (chyba tak się nazywały) zbudowane na bazie
nadprzewodników ( i z tego co pamiętam chyba na bazie złącz Jodephsona), w
których wszystkie sygnały cyfrowe przekazywane były w postaci impulsowej -
tzw. fluksonów (kwantów oddziaływania magnetycznego) - też przwiduje się że
mogłyby być do 10000 razy szybsze,
Najpierw musimy zrobic to zlacze... Zrobic inaczej jak w laboratorium,
nie chcesz chyba zeby oprocz roznosiciela mleka codzien rano do drzwi
pukal roznosiciel termosow z cieklym helem? A wysokotemperaturowe
polprzewodniki to na razie badania studialne - tupnac mocniej i efekt
zanika... Jeszcze nie ten etap zeby w technice stosowac, ciu t badan
podstawowych trzeba zrobic zanim zacznie sie wymyslac zastosowania -
tworczosc s-f pozostawiam literatom, inzynierowie powinni byc bardziej
konkretni.
* układy optyczne, które prawdopodobnie najszybciej zastąpią współczesne,
* i wiele innych (bo pomysłów pewnie nie brakuje).
Nie brakuje od conajmniej dwudziestu lat - jak zaczynalem studia to o
optyce zintegrwaniej bywalo glosno - i co? Od dwudziestu lat wszystko
drepcze w miejscu.
Z tego co kiedyś wyczytałem, to układy budowane na bazie diod tunelowych z
natury są ok. 100 razy szybsze.
Czyli jaka czestotliwosc 3dB ograniczenia pasma mialaby taka bramka?
Bo pojedynczy inwerter w technologii CMOS ma ja w okolicy 1 GHz
(slownie - jeden gigaherc). Podejrzewam ze w najlepszych technologiach
cmos jest to kilka razy wiecej - ja ten wynik uzyskalem z prostej
symulacji inwertera w nienajnowszej technologii (2.4mikrona). !)) GHz?
to daje w wolnym powietrzu 3 mm dlugosci fali, na krzemie ok. 1.5 mm -
czyli caly uklad nie powinien byc wiekszy od 0.15 mm (1/10 dlugosci
fali). Bez zastosowan przy obecnym stanie techniki.
Więc nawet jeśli wymyślone przeze mnie układy spowolniłyby 100-krotnie "tę
ich naturę", to i tak gra byłaby warta świeczki, bo tak jak wspomniałem
wszystkie bramki pracują synchronicznie w sposób impulsowy (podobnie jak
fluksonowe). Dzięki temu jeden chip może pracować jak wiele równolegle
połączonych procesorów (i przetwarzać dużo więcej informacji), ponieważ
informacja przesuwa się od jednej bramki do następnej w sposób
synchroniczny. Także nadal upieram się, że jednym z zastosowań tych diod
mogłyby być szybkie układy.
Zaraz, zaraz, a jak przesuwa sie w klasycznym ukladzie cyfrowym na
przerzutnikach bistabilnych? Czyzbys proponowal w jednym cyklu przejsc
przez kilka warstw struktury logicznej? Musialbym z bliska szczegoly
zobaczyc zeby zrozumiec - na razie nie chwytam o co z ta zaleta
chodzi.
[...]
Jeśli chodzi o duże zużycie prądu, to z tego co wiem przy bardzo dużych
częstotliwościach tranzystory CMOS zachowują się prawie jak kondensatory
(szczególnie bramka) i też pobierają dużo energii.
Nie. Gromadzenie energii w pojemnosci bramki to tlumaczenie
niedouczonych dziennikarzy. Tak naprawde najwiecej mocy inwerter CMOS
zuzywa w momencie przelaczania gdy oba jego tranzystory przewodza -
czas trwania tego stanu jest z grubsza staly i okreslony wlasnosciami
tranzystorow, Zrozumiale jest ze im czesciej stan ten jest powtarzany
tym wiecej pradu zwieje przez inwerter.
Ale biorac pod uwage ze statystyczna bramka w ukladzie CMOS zmienia
swoj stan raz na kilkanascie - kilkadziesiat cykli zegarowych to
podejrzewam ze skonstruowanie ukladu logiczngo na elementach
pobierajacych prad rowniez w stanie ustalonym (a takimi sa diody
tunelowe) bedzie skutkowalo znacznym wzrostem poboru energii. Zreszta
jest to oczywiste - wieksze pasmo informacyjne wymaga zastosowania
wyzszych nakladow energetycznych chyba ze uda nam sie znaczaco
zmniejszyc energie potrzebna do zakodowania pojedynczego kwantu
informacji... W koncu glupie uklady ECL sa wielokrotnie szybsze od
CMOS czy nawet TTL. I co z tego? obi sie w tej technice preskalery w
ktorych pare licznikow i prosta kombinatoryka kotluje na paru
gigahercach, ale te pare licznikow zjada kilkadziesiat miliamperow!
U mnie żadna bramka nigdy nie jest w stanie ustalonym (wszystko pulsuje),
więc faktycznie może się to wiązać ze zwiększonym zużyciem prądu (choć
przypuszczam, że rozmiar samej diody tunelowej jest dużo mniejszy od samej
bramki tranzystora CMOS, a przez to zwiększenie poboru energii może nie
będzie tak duże), ale fakt pracowania jednego procesora w roli kilku
równolegle pracujących procesorów może zminimalizować znaczenie tego faktu
(kilka procesorów zużywałoby kilka razy więcej energii). Może się to wiązać
z bardziej intensywnym chłodzeniem, ale jest to możliwe.
POd reka mam technologie w ktorej bramka tranzystora MOS ma szerokosc
0.8 mikrometra. I jest to zabytek - najlepsze technologie maja ten
wymiar na poziomie 0.15 mikrometra. Caly tranzystor bedzie mial w tej
technologii jakies 1X2 mikrometry - i nie sadze zeby stabilna i
powtarzalna diode tunelowa dalo sie zrobic mniejsza, Ponadto miejsce w
ukladzie zuzywaja tylez tranzystory co i polaczenia miedzy nili - a ty
chcesz do tego oporniki i kondensatory dodawac - nie wiem czy ma to
sens, stosujac teoretycznie szybszy element powodujesz ziwiekszenie
wymiarow ukladu odcinajac tym samym sobie mozliwosc wykozystania owej
wiekszej szybkosci dzialania...
A tak na koniec, co to są standardy LOGISTER ?
A takie "uklady scalone" z czsow gdy po swiecie chodzily takie duze
kosmate stwory z traba jak slon... Plastikowe pudelko, w nim plytka z
kilkoma tranzystorami i opornikami (lepsze rozwiazania to dwie plytki
- tranzystory na kazdej z nich a oporniki sztorcem miedzy plytkami),
wszystko razem zalane guma silikonowa. Sterczalo z tego pare drutow
srednicy 0.8 mm - taki wynalazek z dawnych czasow.
Darek
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Tue, 7 Jul 1998 20:50:09 +0200
Dariusz K. Ladziak napisał(a) w wiadomości:
<35a1cda3.2462507_at_nospam_news.nask.pl>...
On Mon, 6 Jul 1998 23:01:38 +0200, "Daniel Onyszczuk"
<crylomag_at_nospam_home.pl> wrote:
Jeśli chodzi o odchyłki, to faktycznie może to być nadal problem, choć w
dużo mniejszym
stopniu niż w rozwiązaniach wcześniejszych, które nie wypaliły.
Z tego co pamiętam, to chyba faktycznie zakładałem ok 10% odchyłki.
Czyli we wspolczesnej technologii polprzewodnikowej nie do przyjecia -
uzysk bylby minimalny, naklady na utrzymanie powtarzalnosci procesu
ogromne. Dopuszczalne jedynie do zastosowan specjalnuch (gwiezdne
wijny?) gdzie koszt jest sprawa n-tego rzedu.
Tak. Ale budowa moich bramek logicznych nie wyklucza zwiększenia tych
tolerancji. Spowoduje to tylko ograniczenie maksymalnej szybkości pracy
takiej bramki - podobnie jest chyba we współczesnych układach. Myślę, że
przy 30% odchyłkach moje układy też będą działać - choć nie optymalnie.
Według mnie sukcesem byłoby pokazanie, że układy cyfrowe (niekoniecznie
scalone), które działałyby nie w warunkach laboratoryjnych, wogóle można
zbudować na bazie diod tunelowych. Nawet jeśli pożerałyby mnóstwo prądu i
były strasznie wolne, to jednak sprawiłoby to, że coś co wydawało się być
niemożliwe, stało się możliwe,
Alez nikt chyba nigdy nie twierdzil ze nie da sie zrealizowac elementu
przetwarzajacego informacje na dowolnie wybranym elemencie aktywnym.
Da sie, ja tylko zastanawiam sie nad ewentualnymi zaletami i wadami
rozwiazania.
Nie, nikt nie twierdzi. Ale zparzestano prac nad diodami tunelowymi dlatego
właśnie, że uznano że nie da się ich wykorzystać w praktyce. A tak uznano,
bo za bardzo chciano upodobnić tę diodę do tranzystorów, Starano się
wykorzystać jej duże wzmocnienie pojawiające się w momencie, gdy punkt pracy
diody był ustawiony na środku przejścia z jednego stanu do drugiego (gdy
dioda pracowała jako przerzutnik). Problem polegał na tym, że wystarczyły
mikrowolty, by układ został rozregulowany. Jak widzisz tu już nie chodzi o
dziesiątki procent odchyłek, ale o ułamki procenta. Dlatego napisałem, że to
co kiedyś było niemożliwe teraz może okazać się możliwe.
Dlaczego sądzisz, że krzemowe diody tunelowe nie mają sensownych
parametrów
? Kiedyś widziałem
porównanie charakterystyk diod tunelowych z różnych materiałów i do mojego
zastosowania całkiem dobrze by
się te diody nadawały. Z tego co pamiętam, to charakterystyki diody z GaAs
też całkiem nieźle wyglądały.
Musialbym siegnac do literatury - szczerze mowiac nigdy nawet nie
przymierzalem sie do projektu diody tunelowej. Waraktora, Gunna,
Zenera a nawet diody szumowej (diody z przebiciem lawinowym z
optymalizacja na maksymalnie efektywne wytwarzanie szumu w jak
najszerszym pasmie) to owszem. Ale jak pamietam na ogol w technice
mikrofalowej uzywa sie diod germanowych.
Może dlatego, że są najtańsze.
Jeśli chodzi o technologię wytwarzania diod, to jest to sprawa jej
wymyślenia. Skoro nigdy nie doszło do próby scalenia takich diod (bo nawet
nie można ich było zastosować w zwykłych układach w warunkach
nielaboratoryjnych), to nie doszło też do próby wymyślenia takiej
technologii. Przypuszczam, że w dzisiejszych układach scalonych, w których
efekt tunelowy coraz bardziej wpływa na parametry tranzystorów i innych
elementów, powinno być to możliwe do realizacji.
Widzisz - dioda tunelowa to ustrojstwo jedyne w swoim rodzaju - jedyny
znany dotychczas technice przyrzad wykorzystujacy BEZPOSREDNIO i w
postaci czystej jedna z podstawowych zasad mechaniki kwantowej -
zasade nieoznaczonosci Heisenberga. Po prostu elektron ktory jest po
jednej stronie bariery energetycznej w zlaczu p-n jest tez po trosze
po jej drugiej stronie. Rozumiesz zatem jak cienkie musza to byc
slacza - i jak rownomierne. Nie ma zatem raczej wiekszej szansy na
zrobienie diody tunelowej ze zlaczem plasko - cylindrycznym (plaskie
na powierzchni, cylindryczne na obrzezu) a taki wlasnie charakter maja
planarne zlacza w ukladach scalonych. Dioda tunelowa musi byc
struktura typu mesa - czyli z calkowicie plaskim zlaczem dochodzacym
do granicy materialu polprzewodnikowego. I stad trawienie kazdej
diody... Duzo pracy trzebaby jeszcze odwalic zanim cos takiego w
ukladzie scalonym da sie zrobic.
W dzisiejszych układach buduje się już misterne układy takie jak tysiące,
czy miliony mikrolaserów. W takich przypadkach też jest potrzebna ogromna
precyzja, a jednak takie rzeczy się już wykonuje. Nie wspomnę o
miniaturowych silnikach o średnicy ok. 1mm .
Nie bardzo potrafię sobie wyobrazić opisaną przez Ciebie diodę. Ale z tego
co ja wiem, to jedną z cech diod tunelowych jest bardzo duże domieszkowanie.
Jeśli chodzi o cienkość i płaskość - to chyba nie jest aż tak wielki problem
przy współczesnej technologii.
Jeśli chodzi o równomierność - pewnym rozwiązaniem jest produkcja w kosmosie
lub wykorzystywanie technik domieszkowania za pomocą promieniowania (teraz
nie pamiętam jakiego, chyba gamma lub alfa), w których domieszkowanie
następuje w momencie zmiany składu jądra krzemu pod wpływem tego
promieniowania (traci lub gubi proton, lub coś w tym stylu). W ten sposób
można wytważać równomiernie domieszkowane złącza.
Ale, oczywiście może być przy tym dużo roboty - nie od razu jednak Rzym
zbudowano.
Jeśłi chodzi o kondensatory, to czy kondensator o pojemności równej od 1
do
15 pojemności złącza diody tunelowej (po takie przyjmowałem w symulacjach)
będzie zajmował dużo miejsca w porównaniu z samą diodą ? Według mnie nie,
ale jeśli jestem w błędzie, to mnie wyprostuj.
Spora. Zeby mial jakakolwiek sensowna powtarzalnosc i wiarygodnosc to
jaka - taka grubosc tlenku miec musi. A biorac pod uwage ze mowimy o
dyfuzyjnym skladniku pojemnosci diody to pojemnosc ta jest spora...
Zatem kondensator mialby powierzchnie kilku - kilkunastu diod. Moze
jestem przewrazliwiony, moze te pare kondensatorow co je ostatnio w
ukladzie scalonym musialem dac wewnatrz przerazily mnie swoja
powierzchnia?
W moim rozwiązaniu kondensatory wcale nie muszą być powtarzalne, wystarczy
że ich pojemność nie będzie mniejsza od pewnej minimalnej. Ale tak jak na
początku wspomniałem duże tolerancje spowolnią trochę układ.
Czy w dzisiejszych układach bramki logiczne składają sie z kilku
tranzystorów ? Z tego co wiem - tak. A jeśli tak nawet jeśli któryś z
elementów mojej bramki okazałby się duży, to bramka moja i na bazie
tranzystorów mogłyby mieć porównywalną wielkość (a z tego co wiem
tranzystory CMOS wcale nie są zbyt małe). Moje bramki składają się z samych
diod (w tym jedna tunelowa; z tego co pamiętam to w sumie od 4 -9 diod)
jednego rezystora i kondensatora,
Jeśli chodzi o rezystory, to faktycznie też się zastanawiałem jak
najtaniej
byłoby je zrealizować w układzie
scalonym i w tej chwili trudno mi powiedzieć (ale jest to jak sądzę znowu
kwestia wymyślenia odpowiedniej technologii, doboru materiałów do
zastosowania jako rezystory itd. , sprawę może uprościć fakt, że wszystkie
rezystory mają tę samą rezystancję). Być może należałoby zastosować
tranzystory CMOS o odpowiednio spolaryzowanej na stałe bramce (ale prawdę
mówiąc nie znam się na tyle, by powiedzieć czy to ma sens i czy nie
spowolni to całej bramki logicznej, wiedząc że napięcie na bramce jest
stałe, a między drenem i źródłem zmienne). Ale fakt, że wytworzenie
rezystorów lub czegoś co spełniałoby podobną funkcję stanowi dość duży
problem.
Poki sie da, to w ukladach CMOC rezystory robi sie wlasnie w postaci
tranzystora o dlugim kanale. Tyle ze albo jest to tranzystor o
podprogowej polaryzacji bramki - wowczas jest maly, zwarty ale wymaga
indywidualnie dostrajanego napiecia na bramce (napiecie odciecia
zmienia sie w zaleznosci od odchylek technologii) oraz nie pozwala na
puszczanie na niego wiekszych sygnalow - jest po prostu silnie
nieliniowy. Mozna tez dac na bramke wszystko co mamy - czyli pelne
zasilanie. Ale wowczas kanal jest slicznie otwarty i musi miec
naprawde spora dlugosc. Realizacje dyfuzyjne sa obarczone podobnymi
wadami, oporniki np. z polikrzemu maja mala rezystancje powierzchniowa
zas ewentualne jej zwiekszenie (ostatnio projekowalem w technologiii
dajacej polikrzem rzedu 2 kOhm/kwadrat) powoduje jednoczesnie
zwiekszenie rozrzutow technologicznych.
[...]
Oczywiście, że lekarstwem na zwiększenie szybkości układów cyfrowych jest
dalsza miniaturyzacja, ale nie jest to jedyne rozwiązanie. Tranzystor CMOS
jak wiadomo nie jest najszybszym "urządzeniem" przetwarzającym informację
cyfrową. Znaleziono już wiele innych "urządzeń" realizujących taką
funkcję,
ale dużo szybciej. Może wymienię tu kilka, które mi utkwiły w pamięci:
* bramki logiczne na pojedyńczych molekułach (do 10000 razy szybsze),
* układy "fluksonowe" (chyba tak się nazywały) zbudowane na bazie
nadprzewodników ( i z tego co pamiętam chyba na bazie złącz Jodephsona), w
których wszystkie sygnały cyfrowe przekazywane były w postaci impulsowej -
tzw. fluksonów (kwantów oddziaływania magnetycznego) - też przwiduje się
że
mogłyby być do 10000 razy szybsze,
Najpierw musimy zrobic to zlacze... Zrobic inaczej jak w laboratorium,
nie chcesz chyba zeby oprocz roznosiciela mleka codzien rano do drzwi
pukal roznosiciel termosow z cieklym helem? A wysokotemperaturowe
polprzewodniki to na razie badania studialne - tupnac mocniej i efekt
zanika... Jeszcze nie ten etap zeby w technice stosowac, ciu t badan
podstawowych trzeba zrobic zanim zacznie sie wymyslac zastosowania -
tworczosc s-f pozostawiam literatom, inzynierowie powinni byc bardziej
konkretni.
Tak. I dlatego potrzebuję diod tunelowych - właśnie po to, by zrobić badania
podstawowe. Sam widzisz, że na zastosowania jeszcze za wcześnie. Najpierw
trzeba zbadać, czy są wogóle jakieś szanse na wykorzystanie mojego
rozwiązania w praktyce.
* układy optyczne, które prawdopodobnie najszybciej zastąpią współczesne,
* i wiele innych (bo pomysłów pewnie nie brakuje).
Nie brakuje od conajmniej dwudziestu lat - jak zaczynalem studia to o
optyce zintegrwaniej bywalo glosno - i co? Od dwudziestu lat wszystko
drepcze w miejscu.
Drepcze, ale nie znaczy to, że prace nie posuwają się do przodu. Tak jak na
rynku, w końcu jakieś rozwiązanie zwycięży i zastąpi współczesne układy.
Z tego co kiedyś wyczytałem, to układy budowane na bazie diod tunelowych z
natury są ok. 100 razy szybsze.
Czyli jaka czestotliwosc 3dB ograniczenia pasma mialaby taka bramka?
Bo pojedynczy inwerter w technologii CMOS ma ja w okolicy 1 GHz
(slownie - jeden gigaherc). Podejrzewam ze w najlepszych technologiach
cmos jest to kilka razy wiecej - ja ten wynik uzyskalem z prostej
symulacji inwertera w nienajnowszej technologii (2.4mikrona). !)) GHz?
to daje w wolnym powietrzu 3 mm dlugosci fali, na krzemie ok. 1.5 mm -
czyli caly uklad nie powinien byc wiekszy od 0.15 mm (1/10 dlugosci
fali). Bez zastosowan przy obecnym stanie techniki.
Cały układ może mieć dowolną wielkość, tylko odpowiednie podukłady powinny
mieć małą wielkość i powinny być osobno taktowane (w moim przypadku osobno
zasilane, gdyż zmienne napięcie zasilające również taktuje bramki; gdyby
pewne grupki bramek były zasilane osobnymi napięciami, przy czym sąsiadujące
grupki byłyby zasilane napięciami przesunietymi nieznacznie względem siebie
w fazie, to wielkość układu nie miałaby u mnie wielkiego znaczenia).
Więc nawet jeśli wymyślone przeze mnie układy spowolniłyby 100-krotnie "tę
ich naturę", to i tak gra byłaby warta świeczki, bo tak jak wspomniałem
wszystkie bramki pracują synchronicznie w sposób impulsowy (podobnie jak
fluksonowe). Dzięki temu jeden chip może pracować jak wiele równolegle
połączonych procesorów (i przetwarzać dużo więcej informacji), ponieważ
informacja przesuwa się od jednej bramki do następnej w sposób
synchroniczny. Także nadal upieram się, że jednym z zastosowań tych diod
mogłyby być szybkie układy.
Zaraz, zaraz, a jak przesuwa sie w klasycznym ukladzie cyfrowym na
przerzutnikach bistabilnych? Czyzbys proponowal w jednym cyklu przejsc
przez kilka warstw struktury logicznej? Musialbym z bliska szczegoly
zobaczyc zeby zrozumiec - na razie nie chwytam o co z ta zaleta
chodzi.
[...]
W klasycznym układzie cyfrowym oczywiście można zrobić bramki logiczne które
mogłyby być taktowane, tak by informacja mogła się przesuwać i być
przetważana w takt zegara. Ale z tego co wiem są to rozwiązania, które
wymagają dużo miejsca i bramki są dość wolne.
Układ zbudowany z synchronicznych bramek (a takie są u mnie) miałby taką
własność, że na jego wejście można by wpuszcać w rytm zegara "zadania" do
przetworzenia od różnych "procesów" i po iluś taktach zegara można na
wyjściu po kolei odbierać "wyniki tych zadań" od kolejnych "procesów". W
klasycznych zadaniach proces przetwarzania można podzielić na pewne części i
przetważać te części quasi równolegle. Uzyskujemy w ten sposób pipelineing.
Jednak te części są przetważane przez pewien kwant czasu zależny od ilości
bramek napotkanych przez sygnał w podukładzie przetwarzającym tę część.
Czyli kwant czasu zależy od propagacji tych bramek i od ilości poziomów w
podukładzie. Gdy bramki są synchroniczne, to nie musimy czekać aż sygnał
zostanie przetworzony przez wszystkie bramki. Możemy wpuszczać po kolei
sygnały np. należące do kilku "quasi procesorów". Mogą być w ten sposób
przetważane np. niezależne procesy.
Jeśli chodzi o duże zużycie prądu, to z tego co wiem przy bardzo dużych
częstotliwościach tranzystory CMOS zachowują się prawie jak kondensatory
(szczególnie bramka) i też pobierają dużo energii.
Nie. Gromadzenie energii w pojemnosci bramki to tlumaczenie
niedouczonych dziennikarzy. Tak naprawde najwiecej mocy inwerter CMOS
zuzywa w momencie przelaczania gdy oba jego tranzystory przewodza -
czas trwania tego stanu jest z grubsza staly i okreslony wlasnosciami
tranzystorow, Zrozumiale jest ze im czesciej stan ten jest powtarzany
tym wiecej pradu zwieje przez inwerter.
Ale biorac pod uwage ze statystyczna bramka w ukladzie CMOS zmienia
swoj stan raz na kilkanascie - kilkadziesiat cykli zegarowych to
podejrzewam ze skonstruowanie ukladu logiczngo na elementach
pobierajacych prad rowniez w stanie ustalonym (a takimi sa diody
tunelowe) bedzie skutkowalo znacznym wzrostem poboru energii. Zreszta
jest to oczywiste - wieksze pasmo informacyjne wymaga zastosowania
wyzszych nakladow energetycznych chyba ze uda nam sie znaczaco
zmniejszyc energie potrzebna do zakodowania pojedynczego kwantu
informacji... W koncu glupie uklady ECL sa wielokrotnie szybsze od
CMOS czy nawet TTL. I co z tego? obi sie w tej technice preskalery w
ktorych pare licznikow i prosta kombinatoryka kotluje na paru
gigahercach, ale te pare licznikow zjada kilkadziesiat miliamperow!
U mnie żadna bramka nigdy nie jest w stanie ustalonym (wszystko pulsuje),
więc faktycznie może się to wiązać ze zwiększonym zużyciem prądu (choć
przypuszczam, że rozmiar samej diody tunelowej jest dużo mniejszy od samej
bramki tranzystora CMOS, a przez to zwiększenie poboru energii może nie
będzie tak duże), ale fakt pracowania jednego procesora w roli kilku
równolegle pracujących procesorów może zminimalizować znaczenie tego faktu
(kilka procesorów zużywałoby kilka razy więcej energii). Może się to
wiązać
z bardziej intensywnym chłodzeniem, ale jest to możliwe.
POd reka mam technologie w ktorej bramka tranzystora MOS ma szerokosc
0.8 mikrometra. I jest to zabytek - najlepsze technologie maja ten
wymiar na poziomie 0.15 mikrometra. Caly tranzystor bedzie mial w tej
technologii jakies 1X2 mikrometry - i nie sadze zeby stabilna i
powtarzalna diode tunelowa dalo sie zrobic mniejsza, Ponadto miejsce w
ukladzie zuzywaja tylez tranzystory co i polaczenia miedzy nili - a ty
chcesz do tego oporniki i kondensatory dodawac - nie wiem czy ma to
sens, stosujac teoretycznie szybszy element powodujesz ziwiekszenie
wymiarow ukladu odcinajac tym samym sobie mozliwosc wykozystania owej
wiekszej szybkosci dzialania...
Tak. Ale to jest to, co już pisałem. Nawet gdyby bramki zostały spowolnione
wielokrotnie, to nadal jest atut quasi równoległego przetwarzania. Poza tym,
gdyby np. z tranzystorów zrobić synchroniczne bramki i przetwarzać za ich
pomocą quasi równolegle (OPIS WYŻEJ), to częstotliwość zmiany na bramkach
takich tranzystorów byłaby dużo większa i przez to też dużo większe zużycie
prądu.
A tak na koniec, co to są standardy LOGISTER ?
A takie "uklady scalone" z czsow gdy po swiecie chodzily takie duze
kosmate stwory z traba jak slon... Plastikowe pudelko, w nim plytka z
kilkoma tranzystorami i opornikami (lepsze rozwiazania to dwie plytki
- tranzystory na kazdej z nich a oporniki sztorcem miedzy plytkami),
wszystko razem zalane guma silikonowa. Sterczalo z tego pare drutow
srednicy 0.8 mm - taki wynalazek z dawnych czasow.
Domyślam się, że jesteś specjalistą w dziedzinie elektroniki.
Możesz zdradzić, gdzie pracujesz itd... ?
Daniel
From: ladzk_at_nospam_ite.waw.pl (Dariusz K. Ladziak)
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Wed, 08 Jul 1998 08:20:02 GMT
On Tue, 7 Jul 1998 20:50:09 +0200, "Daniel Onyszczuk"
<crylomag_at_nospam_home.pl> wrote:
[...]
Może dlatego, że są najtańsze.
Nie przesadzaj - german tani???[
[...]
W dzisiejszych układach buduje się już misterne układy takie jak tysiące,
czy miliony mikrolaserów. W takich przypadkach też jest potrzebna ogromna
precyzja, a jednak takie rzeczy się już wykonuje. Nie wspomnę o
miniaturowych silnikach o średnicy ok. 1mm .
Czyzbym cos przeoczyl z tymi laserami? A mikromechanika to, wybacz,
kowalska robota. Cosane toto siekiera - niewielka sztuka...
Nie bardzo potrafię sobie wyobrazić opisaną przez Ciebie diodę. Ale z tego
co ja wiem, to jedną z cech diod tunelowych jest bardzo duże domieszkowanie.
Jeśli chodzi o cienkość i płaskość - to chyba nie jest aż tak wielki problem
przy współczesnej technologii.
Jeszcze raz - poszukaj ksiazki Klamki, wyobrazisz sobie te i pare
innych diod. Do tego cos o technologii ukladow scalonych - bedziesz
mial porownanie jak obecnie stosowane technologie tych przyrzadow nie
przystaja do siebie.
Jeśli chodzi o równomierność - pewnym rozwiązaniem jest produkcja w kosmosie
lub wykorzystywanie technik domieszkowania za pomocą promieniowania (teraz
nie pamiętam jakiego, chyba gamma lub alfa), w których domieszkowanie
następuje w momencie zmiany składu jądra krzemu pod wpływem tego
promieniowania (traci lub gubi proton, lub coś w tym stylu). W ten sposób
można wytważać równomiernie domieszkowane złącza.
Na tyle powtarzalne na ile powtarzalny bedzie material wyjsciowy i
rownomierny strumien. Do tego jakies maskowanie by sie zdalo (jakie?
metr olowiu?) chyba ze mowisz tylko o pierwotnym domieszkowaniu w
masie - a przyrzady wytwarza sie wykonujac wiele warstw domieszkowania
- dyfuzja, epitaksja, implantacja jonow ale zawsze im dokladniej
profil kontrolowac jestesmy w stanie tym lepiej...
W moim rozwiązaniu kondensatory wcale nie muszą być powtarzalne, wystarczy
że ich pojemność nie będzie mniejsza od pewnej minimalnej. Ale tak jak na
początku wspomniałem duże tolerancje spowolnią trochę układ.
Wiarygodnosc realizacji przyrzadu to nie tylko tolerancja wartosci
nominalnej. W przypadku kondensatora poza nominalna wartoscia
pojemnosci jest jeszcze minimalna wartosc napiecia przebicia. I
zwiekszanie pojemnosci jednostkowej powoduje na ogol zmniejszanie
napiecia przebicia z jednoczesnym wzrostem rozrzutu jego wartosci - a
w ukladzie scalonym powinnismy miec sytuacje ze WSZYSTKIE kondensatory
sa sprawne. Inaczej uklad pada. Powstaje pytanie - jak ten twoj pomysl
reaguje na przebicie ktoregos z kondensatorow - siada tylko wadliwa
bramka (dopuszczalne w koncu w sieciach neuronowych) czy blokuje prace
pozostalej czesci ukladu?
Czy w dzisiejszych układach bramki logiczne składają sie z kilku
tranzystorów ? Z tego co wiem - tak. A jeśli tak nawet jeśli któryś z
elementów mojej bramki okazałby się duży, to bramka moja i na bazie
tranzystorów mogłyby mieć porównywalną wielkość (a z tego co wiem
tranzystory CMOS wcale nie są zbyt małe). Moje bramki składają się z samych
diod (w tym jedna tunelowa; z tego co pamiętam to w sumie od 4 -9 diod)
jednego rezystora i kondensatora,
Alez diody nie sa wcale o wiele mniejsze od tranzystorow - i tak
najwiecej miejsca zalmuja kontakty i doprpwadzenia... A kondensatory i
oporniki, jak pisalem, zajmuja miejsca naprawde sporo poki co.
[...]
Tak. I dlatego potrzebuję diod tunelowych - właśnie po to, by zrobić badania
podstawowe. Sam widzisz, że na zastosowania jeszcze za wcześnie. Najpierw
trzeba zbadać, czy są wogóle jakieś szanse na wykorzystanie mojego
rozwiązania w praktyce.
Nie bardzo rozumiem na czym owe "badania podstawowe" mialyby polegac?
Jesli calkiem nowych mechanizmow fizycznych nie wymysliles a jedynie
nietypowe rozwiazanie ukladowe to rzecz jest do symulacji - nie musisz
Eniaca na diodach tunelowych budowac aby rzecz uzasadnic. Nie musisz
nawet jednej bramki na takowych diodach pokazac - ze jak polaczymy
pare opornikow, pare diod tunelowych i pare kondensatorow to efekty
beda podobne do uzyskanych w wyniku symulacji to wie kazdy - nie
trzeba dowodow eksperymentalnych. Jakbys chcial w polprzewodniku
hurtem wszystkie elementy realizowac - to jest temat na badania
eksperymentalne. I tez nie "podstawowe" poki co - mechanizm i metody
wytwarzania diod tunelowych znane sa od prawie pol wieku, metody
wytwarzania ukladow scalonych - niewiele krocej, cala robota to
zaproponowac logiczny wariant technologii prowadzacy do uzyskania
pozadanych elementow w jednym kawalku polprzewodnika (dobrze zeby to
byl krzem - bo tani i latwy w obrobce)
Drepcze, ale nie znaczy to, że prace nie posuwają się do przodu. Tak jak na
rynku, w końcu jakieś rozwiązanie zwycięży i zastąpi współczesne układy.
Dwadziescia lat temu dekada TTL to bylo osiagniecie,osmiobitowy
procesor to byl szczyt techniki, technologii i kosztowal majatek.
Dzisiaj zelazko bez mikroprocesora sprzedaje sie juz chyba tylko na
rynku polskim, postsowieckim i gdzies w srodku Afryki - a IPv^ po to
operuje na czterech trzydziestodwubitowych skladnikach adresu zeby
kazde zelazko i kazda lampka nicna dostaly wlasne IP (jak Jas Kowalski
sie urodzi to z urzedu dostanie pule paru milionow adresow do
wykorzystania...). A optyka zintegrowana zdaje sie przez te
dwadziescia lat nic wielce nowego nie pokazala - tak wiec oceniam to
jako zastoj.
W klasycznym układzie cyfrowym oczywiście można zrobić bramki logiczne które
mogłyby być taktowane, tak by informacja mogła się przesuwać i być
przetważana w takt zegara. Ale z tego co wiem są to rozwiązania, które
wymagają dużo miejsca i bramki są dość wolne.
Układ zbudowany z synchronicznych bramek (a takie są u mnie) miałby taką
własność, że na jego wejście można by wpuszcać w rytm zegara "zadania" do
przetworzenia od różnych "procesów" i po iluś taktach zegara można na
wyjściu po kolei odbierać "wyniki tych zadań" od kolejnych "procesów". W
klasycznych zadaniach proces przetwarzania można podzielić na pewne części i
przetważać te części quasi równolegle. Uzyskujemy w ten sposób pipelineing.
Jednak te części są przetważane przez pewien kwant czasu zależny od ilości
bramek napotkanych przez sygnał w podukładzie przetwarzającym tę część.
Czyli kwant czasu zależy od propagacji tych bramek i od ilości poziomów w
podukładzie. Gdy bramki są synchroniczne, to nie musimy czekać aż sygnał
zostanie przetworzony przez wszystkie bramki. Możemy wpuszczać po kolei
sygnały np. należące do kilku "quasi procesorów". Mogą być w ten sposób
przetważane np. niezależne procesy.
Zaczynam chwytac. Ale jako informatyk powinienes zdawac sobie sprawe
ze wiekszosc z ukladow cyfrowych to uklady sekwencyjne zas
praktycznie czlosc realizowanych ukladow sekwencyjnych to uklady
synchroniczne (asynchroniczne stanowia malutki margines). Oczywiscie
wspolczesne uklady synchroniczne sa takimi tylko do pewnego poziomu
hierarchii - w gruncie rzeczy kazda komorka synchroniczna zbudowana
jest z bramek asynchronicznych. Tyle ze glebokosc pojedynczej
struktury asynchronicznej nie przekracza kilku warstw (no, do
kilkunastu). Rozumiem ze twoj pomysl prowadzi do synchronicznosci na
najglebszym poziomie - moze cos w tym jest? Ale zapewne do klasycznych
metod projektowania cyfrowki przenossic sie tych pomyslow za bardzo
nie da - wyszlaby z tego jakas dziwna hybryda. Trzebaby dokladnie
zastanowic sie jak zaczac projektowac uklady z takich bramek.
[...]
Tak. Ale to jest to, co już pisałem. Nawet gdyby bramki zostały spowolnione
wielokrotnie, to nadal jest atut quasi równoległego przetwarzania. Poza tym,
gdyby np. z tranzystorów zrobić synchroniczne bramki i przetwarzać za ich
pomocą quasi równolegle (OPIS WYŻEJ), to częstotliwość zmiany na bramkach
takich tranzystorów byłaby dużo większa i przez to też dużo większe zużycie
prądu.
Wiesz - nie sadze. W chwili obecnej predkosci przy tolerowalnych
jeszcze poborach pradu nie pozwalaja na wyprowadzenie sygnalu poza
chip - szyny zewnetrzne taktuje sie znacznie wolniej. Twoj pomysl w
moim odczuciu prowadzic moze do zmniejszenia upakowania - moze biorac
pod uwage zupelnie inne podejscie do rojektowqania struktury
llogicznej da sie to odrobic zmniejszeniem liczby elementow na
przetwarzany bit. Ale nadal - nie przyspieszysz jesli masz z tym wyjsc
na zewnatrz inaczej jak laczem optycznym. Czyli jeszcze laserek (LED
za wolny) zintegrowac warto.
Domyślam się, że jesteś specjalistą w dziedzinie elektroniki.
Możesz zdradzić, gdzie pracujesz itd... ?
Po adresie nie widac? A elektronika, jak policzylem, zajmuje sie juz
cos ze cwierc wieku - wczesnie zaczalem!
Darek
From: Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Wed, 08 Jul 1998 15:12:49 +0200
Dariusz K. Ladziak wrote: sztuka...
Jeśli chodzi o równomierność - pewnym rozwiązaniem jest produkcja w kosmosie
lub wykorzystywanie technik domieszkowania za pomocą promieniowania (teraz
nie pamiętam jakiego, chyba gamma lub alfa), w których domieszkowanie
następuje w momencie zmiany składu jądra krzemu pod wpływem tego
promieniowania (traci lub gubi proton, lub coś w tym stylu). W ten sposób
można wytważać równomiernie domieszkowane złącza.
Na tyle powtarzalne na ile powtarzalny bedzie material wyjsciowy i
rownomierny strumien. Do tego jakies maskowanie by sie zdalo (jakie?
metr olowiu?)
Dla czastek alfa wystarcza soczewki elektromagnetyczne - mozna calkiem
niezle zogniskowac strumien. Z gammami oczywiscie pozostaja tylko
oslony.
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
From: "Jaroslaw Lis" <lis_at_nospam_papuga.ict.pwr.wroc.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: 8 Jul 1998 15:53:28 GMT
Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl> wrote:
Dariusz K. Ladziak wrote: sztuka...
Jeśli chodzi o równomierność - pewnym rozwiązaniem jest produkcja w kosmosie
lub wykorzystywanie technik domieszkowania za pomocą promieniowania (teraz
nie pamiętam jakiego, chyba gamma lub alfa), w których domieszkowanie
następuje w momencie zmiany składu jądra krzemu pod wpływem tego
promieniowania (traci lub gubi proton, lub coś w tym stylu).
Na tyle powtarzalne na ile powtarzalny bedzie material wyjsciowy i
rownomierny strumien. Do tego jakies maskowanie by sie zdalo (jakie?
metr olowiu?)
Dla czastek alfa wystarcza soczewki elektromagnetyczne - mozna calkiem
niezle zogniskowac strumien. Z gammami oczywiscie pozostaja tylko
oslony.
O ile pamietam bawilo sie tym CEMI w Swierku. Przynajmniej Przeglad
Techniczny tak donosil. Napromieniowywano caly pret neutronami,
bodajze [moglem wszystko pomylic] chodzilo o rownomierne domieszkowanie
typu P, a tradycyjne metody dawaly duza niejednorodnosc.
Diodom Gunna by nie przeszkadzalo, ale chodzilo o produkcje tyrystorow,
takich o srednicy paru cm, na kA :-)
J.
From: Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Wed, 08 Jul 1998 19:23:01 +0200
Jaroslaw Lis wrote:
metr olowiu?)
Dla czastek alfa wystarcza soczewki elektromagnetyczne - mozna calkiem
niezle zogniskowac strumien. Z gammami oczywiscie pozostaja tylko
oslony.
O ile pamietam bawilo sie tym CEMI w Swierku. Przynajmniej Przeglad
Techniczny tak donosil. Napromieniowywano caly pret neutronami,
bodajze [moglem wszystko pomylic] chodzilo o rownomierne domieszkowanie
typu P, a tradycyjne metody dawaly duza niejednorodnosc.
Diodom Gunna by nie przeszkadzalo, ale chodzilo o produkcje tyrystorow,
takich o srednicy paru cm, na kA :-)
Neutronow tez nie da sie zogniskowac. Jesli juz, to pozostaje tylko
kolimacja na kilku tarczach z otworami (tarcze z lekkich materialow -
np. parafina).
Przypuszczam wiec, ze byly to raczej protony. Latwiej zogniskowac,
a poza tym w odroznieniu od neutronow zwiekszaja ladunek jader,
w ktore trafiaja, czyniac je przez to domieszkami typu P.
Teoretycznie daloby sie w ten sposob stworzyc takze domieszke typu N,
jednak potrzebny bylby akcelerator do produkcji antyprotonow,
lub elektronow o duzej energii.
O.C.
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
From: "Jaroslaw Lis" <lis_at_nospam_papuga.ict.pwr.wroc.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: 8 Jul 1998 17:59:29 GMT
Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl> wrote:
Jaroslaw Lis wrote:
O ile pamietam bawilo sie tym CEMI w Swierku. Przynajmniej Przeglad
Techniczny tak donosil. Napromieniowywano caly pret neutronami,
Neutronow tez nie da sie zogniskowac. Jesli juz, to pozostaje tylko
kolimacja na kilku tarczach z otworami (tarcze z lekkich materialow -
np. parafina).
Ale tu nie potrzebne bylo ogniskowanie. Chodzilo o wytworzenie duzego
bloku rowno domieszkowanego :-)
Przypuszczam wiec, ze byly to raczej protony. Latwiej zogniskowac,
Ale zdecydowanie trudniej doprowadzic do fuzji z jadrem :-)
a poza tym w odroznieniu od neutronow zwiekszaja ladunek jader,
w ktore trafiaja, czyniac je przez to domieszkami typu P.
Na tym wlasnie polega trick, ze po pochlonieciu przez jadro neutron zamienia
sie w proton.
J.
From: Wojciech Bocian <wobocian_at_nospam_indiana.edu>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Wed, 08 Jul 1998 19:39:33 -0500
Jaroslaw Lis wrote:
Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl> wrote:
Jaroslaw Lis wrote:
O ile pamietam bawilo sie tym CEMI w Swierku. Przynajmniej Przeglad
Techniczny tak donosil. Napromieniowywano caly pret neutronami,
Neutronow tez nie da sie zogniskowac. Jesli juz, to pozostaje tylko
kolimacja na kilku tarczach z otworami (tarcze z lekkich materialow -
np. parafina).
Ale tu nie potrzebne bylo ogniskowanie. Chodzilo o wytworzenie duzego
bloku rowno domieszkowanego :-)
Przypuszczam wiec, ze byly to raczej protony. Latwiej zogniskowac,
Ale zdecydowanie trudniej doprowadzic do fuzji z jadrem :-)
a poza tym w odroznieniu od neutronow zwiekszaja ladunek jader,
w ktore trafiaja, czyniac je przez to domieszkami typu P.
Na tym wlasnie polega trick, ze po pochlonieciu przez jadro neutron zamienia
sie w proton.
Cos mi sie jednak wydaje, ze jest to po prostu chory pomysl ;-)))))
Wystarczy sobie uzmyslowic z jakimi energiami mamy doczynienia, a i pamietac
nalezy, ze reakcja jadrowa cechuje sie zwykle niewielka wydajnoscia. Tak wiec
cala ta energia jaka wpakujemy np. w krzem zostanie w najlepszym wypadku zuzyta
na destrukcje jego sieci krystalicznej.
Wojtek
From: ladzk_at_nospam_ite.waw.pl (Dariusz K. Ladziak)
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Thu, 09 Jul 1998 07:32:25 GMT
On Wed, 08 Jul 1998 19:39:33 -0500, Wojciech Bocian
<wobocian_at_nospam_indiana.edu> wrote:
Cos mi sie jednak wydaje, ze jest to po prostu chory pomysl ;-)))))
Wystarczy sobie uzmyslowic z jakimi energiami mamy doczynienia, a i pamietac
nalezy, ze reakcja jadrowa cechuje sie zwykle niewielka wydajnoscia. Tak wiec
cala ta energia jaka wpakujemy np. w krzem zostanie w najlepszym wypadku zuzyta
na destrukcje jego sieci krystalicznej.
A czy zdajesz sobie sprawe co czyni z siecia krystaliczna grzanie do
tysiaca stopni? Co z nia czyni walenie strumieniem szybkich jonow? I
jakos przezywa - przezyje wiec zapewne i strumien elektronow.
A co do zabaw w Swierku to cos sobie przypominam - chyba ITME ma
otrzeby Laminy sie w cos takiego bawilo.
Darek
From: Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Thu, 09 Jul 1998 10:45:26 +0200
Wojciech Bocian wrote:
[...]
Cos mi sie jednak wydaje, ze jest to po prostu chory pomysl ;-)))))
Wystarczy sobie uzmyslowic z jakimi energiami mamy doczynienia, a i pamietac
nalezy, ze reakcja jadrowa cechuje sie zwykle niewielka wydajnoscia. Tak wiec
cala ta energia jaka wpakujemy np. w krzem zostanie w najlepszym wypadku zuzyta
na destrukcje jego sieci krystalicznej.
Niekoniecznie.
Przy odpowiednio dobranych energiach nie ma prawie zadnych
szkodliwych efektow ubocznych. Zwlaszcza w cienkiech warstwach.
Zwlaszcza z bombardzowaniem swobodnymi neutronami lub protonami.
Struktura krystaliczna Si nawet po tym, jak przeleci przez nia
ciezka czastka jonizujaca naprawi sie sama po krotkim czasie.
Conajwyzej atomy pozamieniaja sie miejscami. Sek w tym,
ze slad "zniszczen" na drodze czastki jest prawie liniowy,
a dyslokacje liniowe w krystalach tego typu latwo sie naprawiaja.
Gorzej z powierzchniowymi, torsyjnymi itp. ale takich bombardowanie
czastkami nie powoduje.
O.C.
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
From: "Jaroslaw Lis" <lis_at_nospam_papuga.ict.pwr.wroc.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: 9 Jul 1998 10:52:44 GMT
Wojciech Bocian <wobocian_at_nospam_indiana.edu> wrote:
Na tym wlasnie polega trick, ze po pochlonieciu przez jadro neutron zamienia
sie w proton.
Cos mi sie jednak wydaje, ze jest to po prostu chory pomysl ;-)))))
Wystarczy sobie uzmyslowic z jakimi energiami mamy doczynienia, a i pamietac
nalezy, ze reakcja jadrowa cechuje sie zwykle niewielka wydajnoscia. Tak wiec
cala ta energia jaka wpakujemy np. w krzem zostanie w najlepszym wypadku zuzyta
na destrukcje jego sieci krystalicznej.
Ja sie na tym nie znam, ale o ile wiem to jak sie neutrony spowolni, to
wcale takiej duzej energii nie maja. A wydajnosc ... w bombie atomowej
cos 50% - czyli polowa wytworzonych neutronow zostaje pochlonieta
tam gdzie chcemy :-)
J.
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Tue, 14 Jul 1998 11:10:44 +0200
Jaroslaw Lis napisał(a) w wiadomości:
<6o27ds$ifc$2_at_nospam_okapi.ict.pwr.wroc.pl>...
Wojciech Bocian <wobocian_at_nospam_indiana.edu> wrote:
Na tym wlasnie polega trick, ze po pochlonieciu przez jadro neutron
zamienia
sie w proton.
Cos mi sie jednak wydaje, ze jest to po prostu chory pomysl ;-)))))
Wystarczy sobie uzmyslowic z jakimi energiami mamy doczynienia, a i
pamietac
nalezy, ze reakcja jadrowa cechuje sie zwykle niewielka wydajnoscia. Tak
wiec
cala ta energia jaka wpakujemy np. w krzem zostanie w najlepszym wypadku
zuzyta
na destrukcje jego sieci krystalicznej.
Ja sie na tym nie znam, ale o ile wiem to jak sie neutrony spowolni, to
wcale takiej duzej energii nie maja. A wydajnosc ... w bombie atomowej
cos 50% - czyli polowa wytworzonych neutronow zostaje pochlonieta
tam gdzie chcemy :-)
J.
Do wytworzenia domieszek typu P wcale nie trzeba dużej wydajności. W końcu
nie chcemy zamienić całego krzemu w fosfor tylko nieznaczną jego część (nie
mam przy sobie tanlicy Mendelejewa, ale krzem chyba zamienia się w fosfor po
pochłonięciu protonu (niezależnie od tego, czy proton pochodzi od neutronów
czy od protonów) i staje się domieszką typu P).
Jeśli chodzi o defekty struktury krystalicznej (jeśli takie będą powstawać),
to cały krzem można poddać próbie ponownej krystalizacji w podwyższonej
temperaturze. Kiedyś Japończycy próbowali wymyślic technologię wytwarzania
układów scalonych składających się z wielu warstw zawierających elementy (w
dzisiejszych jest tylko 1 warstwa elementów). Żeby uzyskać krzem
krystaliczny w każdej warstwie, próbowali krystalizować go ogrzewając powoli
laserem, zaczynając od części krzemu stykającej się z krzemem krystalicznym
należącym do niższej warstwy.
Daniel.
From: "Jaroslaw Lis" <lis_at_nospam_papuga.ict.pwr.wroc.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: 14 Jul 1998 14:27:27 GMT
Daniel Onyszczuk <crylomag_at_nospam_home.pl> wrote:
Do wytworzenia domieszek typu P wcale nie trzeba dużej wydajności. W końcu
nie chcemy zamienić całego krzemu w fosfor tylko nieznaczną jego część
Ale im wieksza wydajnosc tym lepszy argument dla niedowiarkow ze tam nie ma
[duzego] nadmiaru neutronow :-)
Jeśli chodzi o defekty struktury krystalicznej (jeśli takie będą powstawać),
to cały krzem można poddać próbie ponownej krystalizacji w podwyższonej
temperaturze.
O ile pamietam, to chodzilo wlasnie o to ze domieszka 'P' jest 'kaprysna'.
Skupia sie, nie rozklada jednorodnie, migruje itp - inaczej zrobiono
by pret 'P' konwencjonalnie, a nie bawiono sie reaktorem.
Kiedyś Japończycy próbowali wymyślic technologię wytwarzania
układów scalonych składających się z wielu warstw zawierających elementy (w
dzisiejszych jest tylko 1 warstwa elementów). Żeby uzyskać krzem
krystaliczny w każdej warstwie, próbowali krystalizować go ogrzewając powoli
laserem, zaczynając od części krzemu stykającej się z krzemem krystalicznym
należącym do niższej warstwy.
A epitakcja tego nie zalatwia ?
J.
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Thu, 16 Jul 1998 13:49:41 +0200
Jaroslaw Lis napisał(a) w wiadomości:
<6ofpsf$5mr$1_at_nospam_okapi.ict.pwr.wroc.pl>...
Daniel Onyszczuk <crylomag_at_nospam_home.pl> wrote:
Do wytworzenia domieszek typu P wcale nie trzeba dużej wydajności. W
końcu
nie chcemy zamienić całego krzemu w fosfor tylko nieznaczną jego część
Ale im wieksza wydajnosc tym lepszy argument dla niedowiarkow ze tam nie ma
[duzego] nadmiaru neutronow :-)
Jeśli chodzi o defekty struktury krystalicznej (jeśli takie będą
powstawać),
to cały krzem można poddać próbie ponownej krystalizacji w podwyższonej
temperaturze.
O ile pamietam, to chodzilo wlasnie o to ze domieszka 'P' jest 'kaprysna'.
Skupia sie, nie rozklada jednorodnie, migruje itp - inaczej zrobiono
by pret 'P' konwencjonalnie, a nie bawiono sie reaktorem.
Kiedyś Japończycy próbowali wymyślic technologię wytwarzania
układów scalonych składających się z wielu warstw zawierających elementy
(w
dzisiejszych jest tylko 1 warstwa elementów). Żeby uzyskać krzem
krystaliczny w każdej warstwie, próbowali krystalizować go ogrzewając
powoli
laserem, zaczynając od części krzemu stykającej się z krzemem
krystalicznym
należącym do niższej warstwy.
A epitakcja tego nie zalatwia ?
J.
Nie załatwia w miejscach pokrytych izolatorem (SiO2) lub przewodnikiem
(aluminium lub miedź).
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Tue, 14 Jul 1998 11:21:42 +0200
Olgierd Cybulski napisał(a) w wiadomości:
<35A3AAF5.4E6F_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>...
Jaroslaw Lis wrote:
metr olowiu?)
Dla czastek alfa wystarcza soczewki elektromagnetyczne - mozna calkiem
niezle zogniskowac strumien. Z gammami oczywiscie pozostaja tylko
oslony.
O ile pamietam bawilo sie tym CEMI w Swierku. Przynajmniej Przeglad
Techniczny tak donosil. Napromieniowywano caly pret neutronami,
bodajze [moglem wszystko pomylic] chodzilo o rownomierne domieszkowanie
typu P, a tradycyjne metody dawaly duza niejednorodnosc.
Diodom Gunna by nie przeszkadzalo, ale chodzilo o produkcje tyrystorow,
takich o srednicy paru cm, na kA :-)
Neutronow tez nie da sie zogniskowac. Jesli juz, to pozostaje tylko
kolimacja na kilku tarczach z otworami (tarcze z lekkich materialow -
np. parafina).
Przypuszczam wiec, ze byly to raczej protony. Latwiej zogniskowac,
a poza tym w odroznieniu od neutronow zwiekszaja ladunek jader,
w ktore trafiaja, czyniac je przez to domieszkami typu P.
Teoretycznie daloby sie w ten sposob stworzyc takze domieszke typu N,
jednak potrzebny bylby akcelerator do produkcji antyprotonow,
lub elektronow o duzej energii.
O.C.
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
W artykule, który kiedyś czytałem, chodziło chyba o wytwarzanie jednorodnie
domieszkowanych podłóż układów scalonych. Były chyba wytwarzane podłaża typu
P za pomocą bombardowania neutronami.
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Thu, 9 Jul 1998 16:19:27 +0200
Odpowiem w poniedziałek lub we wtorek, bo nie mam teraz zbyt wiele czasu.
Poza tym wyjeżdżam do mojego miasta rodzinnego Międzyrzecz i prawdopodobnie
nie będę miał dostępu do Internetu.
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Tue, 14 Jul 1998 14:11:44 +0200
Dariusz K. Ladziak napisał(a) w wiadomości:
<35a32117.1842294_at_nospam_news.nask.pl>...
On Tue, 7 Jul 1998 20:50:09 +0200, "Daniel Onyszczuk"
<crylomag_at_nospam_home.pl> wrote:
[...]
Może dlatego, że są najtańsze.
Nie przesadzaj - german tani???[
[...]
W dzisiejszych układach buduje się już misterne układy takie jak tysiące,
czy miliony mikrolaserów. W takich przypadkach też jest potrzebna ogromna
precyzja, a jednak takie rzeczy się już wykonuje. Nie wspomnę o
miniaturowych silnikach o średnicy ok. 1mm .
Czyzbym cos przeoczyl z tymi laserami? A mikromechanika to, wybacz,
kowalska robota. Cosane toto siekiera - niewielka sztuka...
Może jak będę miał czas i uda mi się rozwiązać problemy z oprogramowaniem do
mojego skanera, to zeskanuję Ci artykuł na ten temat i parę innych
związanych z diodami tunelowymi (jeżeli uda mi sie te artykuły znaleźć w
moich rupieciach). Co do mikromechaniki, to jest to szybko rozwijająca się
dziedzina, gdyż wykorzystuje się tą samą technologię, co przy wytwarzaniu
układów scalonych. Sam fakt wykonywania tak złożonych układów wskazuje na
poziom technologii w dzisiejszych czasach i nie wydaje mi się, aby wykonanie
milionów diod tunelowych w układzie scalonym było wielkim problemem.
Oczywiście będą one nadal różniły się parametrami, ale przy moim rozwiązaniu
problem rozrzutu parametrów nie jest już krytyczny.
Jeszcze raz - poszukaj ksiazki Klamki, wyobrazisz sobie te i pare
innych diod. Do tego cos o technologii ukladow scalonych - bedziesz
mial porownanie jak obecnie stosowane technologie tych przyrzadow nie
przystaja do siebie.
Nie jestem zupełnym laikiem jeśli chodzi o technologię produkcji układów
scalonych. Jeszcze przed studiami przeczytałem parę książek na ten temat,
choć przyznaję, że nie jestem dokładnie zorientowany w najnowszych
osiągnięciach, gdyż ksiażki, które czytałem były napisane przed 1990 rokiem.
Jeśli chodzi o tę książkę to postaram się ją poszukać po napisaniu pracy
dyplomowej, na którą teraz ledwie znajduję czas (równolegle praca na pełny
etat).
Może technologie te nie przystają do siebie, ale kto przypuszczał kiedyś, że
układy mechaniczne będzie można budować na bazie technologii układów
scalonych ?
Wiarygodnosc realizacji przyrzadu to nie tylko tolerancja wartosci
nominalnej. W przypadku kondensatora poza nominalna wartoscia
pojemnosci jest jeszcze minimalna wartosc napiecia przebicia. I
zwiekszanie pojemnosci jednostkowej powoduje na ogol zmniejszanie
napiecia przebicia z jednoczesnym wzrostem rozrzutu jego wartosci - a
w ukladzie scalonym powinnismy miec sytuacje ze WSZYSTKIE kondensatory
sa sprawne. Inaczej uklad pada. Powstaje pytanie - jak ten twoj pomysl
reaguje na przebicie ktoregos z kondensatorow - siada tylko wadliwa
bramka (dopuszczalne w koncu w sieciach neuronowych) czy blokuje prace
pozostalej czesci ukladu?
Oczywiście przebicia nie są dopuszczalne, ale i zastosowane pojemności są
bardzo małe w porównaniu np. z pojemnościami wykorzystywanymi w pamięciach
DRAM. Dzięki temu grubość dielektryka może być duża. Może po prostu będzie
można wykorzystać pojemność złącza pn w stanie zaporowym.
Alez diody nie sa wcale o wiele mniejsze od tranzystorow - i tak
najwiecej miejsca zalmuja kontakty i doprpwadzenia... A kondensatory i
oporniki, jak pisalem, zajmuja miejsca naprawde sporo poki co.
Zresztą problem wielkości nie jest dla mnie najważniejszy. Najważniejszy
jest fakt, czy układy cyfrowe na bazie diod tunelowych wogóle będą działać w
układzie scalonym.
[...]
Tak. I dlatego potrzebuję diod tunelowych - właśnie po to, by zrobić
badania
podstawowe. Sam widzisz, że na zastosowania jeszcze za wcześnie. Najpierw
trzeba zbadać, czy są wogóle jakieś szanse na wykorzystanie mojego
rozwiązania w praktyce.
Nie bardzo rozumiem na czym owe "badania podstawowe" mialyby polegac?
Jesli calkiem nowych mechanizmow fizycznych nie wymysliles a jedynie
nietypowe rozwiazanie ukladowe to rzecz jest do symulacji - nie musisz
Eniaca na diodach tunelowych budowac aby rzecz uzasadnic. Nie musisz
nawet jednej bramki na takowych diodach pokazac - ze jak polaczymy
pare opornikow, pare diod tunelowych i pare kondensatorow to efekty
beda podobne do uzyskanych w wyniku symulacji to wie kazdy - nie
trzeba dowodow eksperymentalnych. Jakbys chcial w polprzewodniku
hurtem wszystkie elementy realizowac - to jest temat na badania
eksperymentalne. I tez nie "podstawowe" poki co - mechanizm i metody
wytwarzania diod tunelowych znane sa od prawie pol wieku, metody
wytwarzania ukladow scalonych - niewiele krocej, cala robota to
zaproponowac logiczny wariant technologii prowadzacy do uzyskania
pozadanych elementow w jednym kawalku polprzewodnika (dobrze zeby to
byl krzem - bo tani i latwy w obrobce)
Tzn. w symulacji można tylko wykluczać, ale raczej nie dowodzić poprawności
rozwiązania. Nigdy nie można być pewnym, czy na dane rozwiązanie nie będą
mieć wpływ jakieś nieznane czynniki. Najpierw trzeba dowieść 100%
poprawności rozwiązania (a to można uzyskać tylko w doświadczeniach
praktycznych), a później zastanawiać się nad scaleniem.
Poza tym jeszcze nie spotkałem się z programem symulacyjnym dysponującym
modelem diody tunelowej, dlatego sam musiałem stworzyć prowizoryczny model
za pomocą elementu o charakterystyce wyrażonej za pomocą matematycznych
wyrażeń, połączonego z innymi elementami elektronicznymi symulującymi np.
pojemność złączową itp. Model raczej powinien się sprawdzić, ale nigdy nie
można mieć pewności.
Drepcze, ale nie znaczy to, że prace nie posuwają się do przodu. Tak jak
na
rynku, w końcu jakieś rozwiązanie zwycięży i zastąpi współczesne układy.
Dwadziescia lat temu dekada TTL to bylo osiagniecie,osmiobitowy
procesor to byl szczyt techniki, technologii i kosztowal majatek.
Dzisiaj zelazko bez mikroprocesora sprzedaje sie juz chyba tylko na
rynku polskim, postsowieckim i gdzies w srodku Afryki - a IPv^ po to
operuje na czterech trzydziestodwubitowych skladnikach adresu zeby
kazde zelazko i kazda lampka nicna dostaly wlasne IP (jak Jas Kowalski
sie urodzi to z urzedu dostanie pule paru milionow adresow do
wykorzystania...). A optyka zintegrowana zdaje sie przez te
dwadziescia lat nic wielce nowego nie pokazala - tak wiec oceniam to
jako zastoj.
Doszły mnie już słuchy o próbach zbudowania komputerów optycznych.
Ale wszystkie podane przeze mnie przykłady miały świadczyć, że
miniaturyzacja nie jest jedynym środkiem na przyspieszenie układów
cyfrowych.
Zaczynam chwytac. Ale jako informatyk powinienes zdawac sobie sprawe
ze wiekszosc z ukladow cyfrowych to uklady sekwencyjne zas
praktycznie czlosc realizowanych ukladow sekwencyjnych to uklady
synchroniczne (asynchroniczne stanowia malutki margines). Oczywiscie
wspolczesne uklady synchroniczne sa takimi tylko do pewnego poziomu
hierarchii - w gruncie rzeczy kazda komorka synchroniczna zbudowana
jest z bramek asynchronicznych. Tyle ze glebokosc pojedynczej
struktury asynchronicznej nie przekracza kilku warstw (no, do
kilkunastu). Rozumiem ze twoj pomysl prowadzi do synchronicznosci na
najglebszym poziomie - moze cos w tym jest? Ale zapewne do klasycznych
metod projektowania cyfrowki przenossic sie tych pomyslow za bardzo
nie da - wyszlaby z tego jakas dziwna hybryda. Trzebaby dokladnie
zastanowic sie jak zaczac projektowac uklady z takich bramek.
[...]
W moich układach nie ma wogóle miejsca na asynchroniczność. Wszystko ma
swoje miejsce w czasie i przestrzeni. Już zbudowałem parę układów w
"komputerze", np. licznik 4-bitowy, który zmienia swój stan wraz z impulsami
zasilającymi (bo zasilanie spełnia tu rolę sygnału taktującego).
Te kilka, czy kilkanaście warstw w podukładach asynchronicznych nie jest
wogóle wykorzystanych, i dlatego suma czasów propagacji podukładu wyznacza
też maksymalną prędkość układu. Co więcej jeśli jeden podukład ma mniej
poziomów a drugi więcej, to częstotliwość taktowania tych podukładów
zdeterminowana jest prędkością najwolniejszego układu.
U mnie ten problem nie występuje. Prędkość przetważania całej informacji
wchodzącej do układu zależy tylko i wyłącznie od propagacji pojedynczej
bramki, czyli od częstotliwości impulsów zasilających. I dlatego nawet jeśli
bramki te będą trochę wolniejsze od współczesnych, to całe układy będą nadal
mogły przetworzyć więcej informacji (pochodzącej od innych "procesów" czy
quasi procesorów).
.>
Wiesz - nie sadze. W chwili obecnej predkosci przy tolerowalnych
jeszcze poborach pradu nie pozwalaja na wyprowadzenie sygnalu poza
chip - szyny zewnetrzne taktuje sie znacznie wolniej. Twoj pomysl w
moim odczuciu prowadzic moze do zmniejszenia upakowania - moze biorac
pod uwage zupelnie inne podejscie do rojektowqania struktury
llogicznej da sie to odrobic zmniejszeniem liczby elementow na
przetwarzany bit. Ale nadal - nie przyspieszysz jesli masz z tym wyjsc
na zewnatrz inaczej jak laczem optycznym. Czyli jeszcze laserek (LED
za wolny) zintegrowac warto.
Niezależnie od tego z jakich elementów będą układy cyfrowe, to jasne jest,
że wąskim gardłem będą zawsze szyny zewnętrzne. Prędzej czy później szyny
będą zbudowane prawdopodobnie z małych światłowodów jednomodowych.
Domyślam się, że jesteś specjalistą w dziedzinie elektroniki.
Możesz zdradzić, gdzie pracujesz itd... ?
Po adresie nie widac? A elektronika, jak policzylem, zajmuje sie juz
cos ze cwierc wieku - wczesnie zaczalem!
Faktycznie. Od niedawna korzystam z list dyskusyjnych i nie mam jeszcze
zwyczaju sprawdzania od kogo przyszedło zgłoszenie.
From: Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Wed, 15 Jul 1998 16:13:37 +0200
Daniel Onyszczuk wrote:
Niezależnie od tego z jakich elementów będą układy cyfrowe, to jasne jest,
że wąskim gardłem będą zawsze szyny zewnętrzne. Prędzej czy później szyny
będą zbudowane prawdopodobnie z małych światłowodów jednomodowych.
Jak na razie, waskim gardlem sa raczej uklady elektrooptyczne.
Szybkie uklady tego typu sa po prostu horrendalnie drogie,
oplaca sie je stosowac na laczach np. podmorskich.
Co do jednomodowosci swiatlowodow - nie zgadzam sie.
Jednomodowosc ma znaczenie dopiero przy duzych odleglosciach
transmisji. W okienkach bezdyspersyjnych, i na dodatek
w obszarze malej nieliniowosci optycznej da sie w ten
sposob przeslac na b.duza odleglosc tzw. soliton
optyczny, czyli pakiet, ktory nie rozmywa sie podczas
transmisji. Da sie w ten sposob uzyskac transfer 200 Gbitow / s
w jednym wloknie swiatlowodu.
Jesli chodzi o szyny lokalne, przypuszczam, ze jednomodowosc
nie ma znaczenia. Sadze raczej, ze konstruktorzy pojda w strone
transmisji w swietle o szerokim widmie.
Wowczas sygnal na wyjsciu jednego swiatlowodu mozna
rozdzielic przestrzennie siatka dyfrakcyjna, i w ten
sposob przesylac jednym wloknem wiele kanalow
w tym samym czasie (bez trudniejszej w realizacji
komutacji pakietow czasowych).
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Thu, 16 Jul 1998 14:01:27 +0200
Olgierd Cybulski napisał(a) w wiadomości:
<35ACB911.30E1_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>...
Daniel Onyszczuk wrote:
Niezależnie od tego z jakich elementów będą układy cyfrowe, to jasne
jest,
że wąskim gardłem będą zawsze szyny zewnętrzne. Prędzej czy później szyny
będą zbudowane prawdopodobnie z małych światłowodów jednomodowych.
Jak na razie, waskim gardlem sa raczej uklady elektrooptyczne.
Szybkie uklady tego typu sa po prostu horrendalnie drogie,
oplaca sie je stosowac na laczach np. podmorskich.
Co do jednomodowosci swiatlowodow - nie zgadzam sie.
Jednomodowosc ma znaczenie dopiero przy duzych odleglosciach
transmisji. W okienkach bezdyspersyjnych, i na dodatek
w obszarze malej nieliniowosci optycznej da sie w ten
sposob przeslac na b.duza odleglosc tzw. soliton
optyczny, czyli pakiet, ktory nie rozmywa sie podczas
transmisji. Da sie w ten sposob uzyskac transfer 200 Gbitow / s
w jednym wloknie swiatlowodu.
Jesli chodzi o szyny lokalne, przypuszczam, ze jednomodowosc
nie ma znaczenia. Sadze raczej, ze konstruktorzy pojda w strone
transmisji w swietle o szerokim widmie.
Wowczas sygnal na wyjsciu jednego swiatlowodu mozna
rozdzielic przestrzennie siatka dyfrakcyjna, i w ten
sposob przesylac jednym wloknem wiele kanalow
w tym samym czasie (bez trudniejszej w realizacji
komutacji pakietow czasowych).
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
Według mnie jednomodowe mogą okazać się lepsze, że chyba prościej będzie
zbudować w układzie scalonym mikrolasery współpracujące z takimi
światłowodami. Poza tym intuaicja mi mówi, że łatwiej byłoby takie
światłowody nanieść na płytkę zawierającą układy. Byłyby one najmniej
stratne i najplepiej by przypominały współczesne ścieżki.
Daniel
From: Olgierd Cybulski <cybulski_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Thu, 16 Jul 1998 16:21:11 +0200
Daniel Onyszczuk wrote:
Jesli chodzi o szyny lokalne, przypuszczam, ze jednomodowosc
nie ma znaczenia. Sadze raczej, ze konstruktorzy pojda w strone
transmisji w swietle o szerokim widmie.
Wowczas sygnal na wyjsciu jednego swiatlowodu mozna
rozdzielic przestrzennie siatka dyfrakcyjna, i w ten
sposob przesylac jednym wloknem wiele kanalow
w tym samym czasie (bez trudniejszej w realizacji
komutacji pakietow czasowych).
Według mnie jednomodowe mogą okazać się lepsze, że chyba prościej będzie
zbudować w układzie scalonym mikrolasery współpracujące z takimi
światłowodami. Poza tym intuaicja mi mówi, że łatwiej byłoby takie
światłowody nanieść na płytkę zawierającą układy. Byłyby one najmniej
stratne i najplepiej by przypominały współczesne ścieżki.
Wybor swiatlowodu nie ma tu wiekszego znaczenia !
Obecnie mozna latwo wyprodukowac swiatlowody - zarowno
jedno, jak i wielo modowe, o tlumiennosci rzedu
pojedynczych dB / km. Przy tak krotkich polaczeniach, jak
w lokalnej magistrali, o stratnosci nie zadecyduje
swiatlowod, tylko sprzegacze, rozdzielacze i
polaczenia na koncach. Wazniejsze od stratnosci
moga okazac sie odbicia sygnalu.
Moze masz racje, moze przyszle magistrale beda zlozone
z wielu swiatlowodow jednomodowych. A moze ja mam racje,
moze beda pojedyncze swiatlowody wielomodowe.
A moze wymysla jeszcze co innego ?
Wracajac do nanoszenia na plytke - nie wiem skad
przyszlo Ci do glowy, ze latwiej nanosic swiatlowody jednomodowe.
Srednica swiatlowodu, jedno, lub wielo modowego, to i tak
(na ogol) duzo mniej, niz 100 mikrometrow. Tzn. moze to byc
np 5 mikrometrow dla jednomodowca, lub np. 20 dla wielo..
Liczy sie praktycznie tylko plaszcz ochronny, ktory zawsze
powinien miec jako taka grubosc.
O.C.
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
From: "Daniel Onyszczuk" <crylomag_at_nospam_home.pl>
Subject: Re: Tunelowe diody ???
Date: Sat, 18 Jul 1998 18:49:41 +0200
Olgierd Cybulski napisał(a) w wiadomości:
<35AE0C57.6924_at_nospam_pkpf.if.uj.edu.pl>...
Wybor swiatlowodu nie ma tu wiekszego znaczenia !
Obecnie mozna latwo wyprodukowac swiatlowody - zarowno
jedno, jak i wielo modowe, o tlumiennosci rzedu
pojedynczych dB / km. Przy tak krotkich polaczeniach, jak
w lokalnej magistrali, o stratnosci nie zadecyduje
swiatlowod, tylko sprzegacze, rozdzielacze i
polaczenia na koncach. Wazniejsze od stratnosci
moga okazac sie odbicia sygnalu.
Moze masz racje, moze przyszle magistrale beda zlozone
z wielu swiatlowodow jednomodowych. A moze ja mam racje,
moze beda pojedyncze swiatlowody wielomodowe.
A moze wymysla jeszcze co innego ?
Wracajac do nanoszenia na plytke - nie wiem skad
przyszlo Ci do glowy, ze latwiej nanosic swiatlowody jednomodowe.
Srednica swiatlowodu, jedno, lub wielo modowego, to i tak
(na ogol) duzo mniej, niz 100 mikrometrow. Tzn. moze to byc
np 5 mikrometrow dla jednomodowca, lub np. 20 dla wielo..
Liczy sie praktycznie tylko plaszcz ochronny, ktory zawsze
powinien miec jako taka grubosc.
O.C.
----------------------------------------
pies pileon kameleon
----------------------------------------
Gdyby chcieć nanieść światłowody na płytkę drukowaną, to największy problem
byłby chyba właśnie z tym płaszczem ochronnym. Jeśli płaszcz będzie
nieodpowiedni lub prawie wogóle go nie będzie, to będą występowały większe
straty. Dlatego jednomodowe wydały mi się do takich celów najlepsze, bo
przez tą jednomodowość można choć troche zmniejszyć te straty. Ale moge się
mylić.
Daniel