Провода будущего

ВВЕДЕНИЕ
Известно, что в последние годы многие отрасли сталкиваются с проблемой ограниченной пропускной способности проводов. Для удовлетворения быстрорастущих потребностей производственные компании вынуждены постоянно модифицировать существующие сети, применяя следующие методы:
- поиски методов повышения напряжения в проводах;
- расщепление фазы.
Указанные методы, хотя и применяются в настоящее время, однако имеют ряд существенных недостатков.
Растущий разрыв между траекториями производительности провода и гейтом породил количество работ, в которых предсказывается гибель традиционных проводов и требование к созданию новых методов соединения.
Реальная проблема проводов возникает с увеличением сложности чипов и глобальных затрат на связь. Во-первых, по мере развития технологий разработчики могут упаковывать все больше и больше модулей на одном чипе. Каждый из этих модулей имеет управляемые проблемы с проводами, и эти проблемы растут медленно, если вообще растут, с масштабированием технологии. Тем не менее, по мере экспоненциального роста числа модулей на микросхеме накопление проблем с проводами быстро станет неуправляемым, если только количество проблем на модуль уменьшается. Во-вторых, некоторые провода не будут масштабироваться по длине, и глобальные задержки связи по этим проводам действительно увеличатся. Даже этот более медленный рост задержки может представлять проблемы, так как производительность проводов по отношению к пропускной способности будет продолжать ухудшаться.
В настоящее время существуют решения, не имеющие недостатков вышеописанных методов. Эти решения обеспечивают увеличение пропускной способности имеющихся линий за счёт применения специальных проводов. Такая постановка задачи привлекательна как с технической, так и с экономической точки зрения.
На сегодняшний день, выдвигаются следующие требования к современным проводам:
- максимально высокая электропроводность;
- максимально высокая механическая прочность;
- небольшая погонная масса;
- устойчивость к высоким температурам;
- малые температурные удлинения;
- устойчивость к старению и ветровым воздействиям.
Условия выполнения вышеописанных требований являются конкурирующими, поскольку, например, наилучшая прочность обеспечивается сталью, а наилучшая электропроводность и малая масса алюминием. Для получения необходимой температурной устойчивости рассматривалось применение дисперсионно-твердеющих материалов, циркониевых сплавов, композитных и других материалов, а также получением и внедрением волокон оксида алюминия.
Таким образом, по сравнению с соединениями на уровне платы, которые могут быть тормозящим фактором, применение вышеуказанных проводов способны повышать уровень сигнала. Данный реферат посвящен анализу показателей производительности сигналов и проводов.
 
Пропускная способность и проводов
Провода влияют на цепь тремя способами: емкость провода добавляет нагрузку к управляющим элементам; сопротивление провода, емкость и индуктивность добавляют задержку сигнала; а индуктивная и емкостная связь между проводами добавляет шум сигнала. Значимость этих эффектов зависит от характеристик гейта, поскольку только в том случае, если проволочные задержки изменяются относительно задержек гейтов или если шум сигнала изменяется относительно полей шума гейта, проектировщикам необходимо будет измените их взгляд на конструкцию проводов. Этот раздел начинается с характеристики вентилей, а затем переходит к метрикам для проводов.
Метрики гейтов. Поскольку транзисторы - это очень сложные устройства, конструкторы используют транзисторы в очень ограниченном наборе топологий; статические и динамические элементы доминируют в цифровых конструкциях, поэтому метрик, характеризующих эти элементы, будет достаточно. В качестве меры запаздывания гейта используют запаздывание инвертора, приводящего в движение четыре идентичные копии самого себя.
Таким образом, чтобы понять, как будут масштабироваться задержки гейта, нам нужно только оценить, как будет масштабироваться задержка загруженного инвертора, что является гораздо более простой задачей.
Провода имеют три важные электрические характеристики: сопротивление, емкость и индуктивность. Поведение их с задержкой и шумом, включая линию передачи данных, можно смоделировать, используя эти три характеристики. Все три характеристики зависят от геометрии провода и его положения относительно других окружающих структур.
1) сопротивление: все провода имеют сопротивление, представляющее способность провода нести поток заряда. Алюминиевые провода имеют удельное сопротивление 3,3 Ом·мм²/м, в то время как тонкопленочные медные провода имеют удельное сопротивление 2,2 Ом·мм²/м. Сопротивление (на единицу длины) просто рассчитывается как удельное сопротивление