3. Ограничения в интегральной микроэлектронике
В функциональной электронике пока не существует принципиальных ограничений, связанных с размерами статических или динамических неоднородностей.
В изделиях схемотехнической электроники перенос информационного сигнала происходит по линиям межсоединений, что снижает помехоустойчивость и надежность изделий.
В изделиях функциональной электроники перенос информации, как правило, осуществляется в континуальной среде, а не в линиях межсоединений.
В схемотехнической электронике с ростом степени интеграции и уменьшением топологической нормы возникает проблема "тирании меж* соединений".
Проблема межсоединений связана
с резким увеличением общей площади, занимаемой на кристалле межсоединениями (более 60%),
деградацией электрических параметров линий межсоединений,
ростом энергии на перерезарядку линий межсоединений,
влиянием погонной емкости линий межсоединений и волнового сопротивления на частотные характеристики схемы,
необходимостью многоуровневой разводки при большом числе линий межсоединений,
В ФМЭ межсоединения выполняют функции вспомогательных связей и проблема "тирании межсоединений", характерная для интегральных схем, в этом случае не является ключевой проблемой.
В изделиях функциональной электроники массив информационных сигналов может быть обработан весь, целиком, не обязательно в виде отдельных битов информации. Возможно создание устройства, позволяющего производить обработку информации в аналоговом и цифровом видах одновременно, поэтому в устройствах обработки информации это позволит достичь производительности более 1015 операций/с.
Приборы функциональной электроники используют в процессах обработки информации для реализации элементарных функций высшего порядка.
Элементарные функции высшего порядка:
Фурье-преобразование;
операцию свертки;
операцию корреляции;
автокорреляцию;
управляемую задержку информационного сигнала;
хранение информации, в том числе в виде многобитовых носителей;
фильтрацию информационного сигнала;
когерентное сложение сигналов;
ответвление информационных сигналов;
комбинированную обработку информационных сигналов и т. д.
Возможность реализации в изделиях функциональной электроники элементарных функций высшего порядка наряду с традиционными элементарными функциями типа И, ИЛИ, НЕ и их различными комбинациями.
В активной среде прибора функциональной электроники может храниться и одновременно обрабатываться большой объем информации. Поэтому изделие функциональной электроники может рассматриваться как процессор, выполняющий элементарные функции высшего порядка (рис. 1.1). Обработка информации происходит в аналоговом виде, без перевода аналогового сигнала в цифровой код и обратно. При такой обработке передача информации может осуществляться без проводников или линий межсоединений.
Рис. 1.1 – Схемы процессоров, реализованных на различных типах динамических неоднородностей
Рассмотренные процессоры относятся к изделиям функциональной электроники первого поколения. В них используется один вид динамических неоднородностей в одной континуальной среде.
Если используются два или более вида динамических неоднородностей в разных средах, то такие изделия относятся ко второму поколению.