¿Cuál es la familia lógica más común en las CPU modernas? [cerrado]

El silicio es el sustrato más comúnmente usado porque está hecho de arena, es barato y fácil (produce su propio óxido). También sucede que son excelentes FET, que naturalmente forman la lógica CMOS en un entorno digital.

Las razones por las que se usa CMOS en Silicon:

El CMOS es ideal para las CPU modernas y, casi con toda seguridad, es la familia lógica más común, especialmente en el nm. inferior (22nm, 14nm, 10nm). Hay muchas razones que se combinan para hacer esto realidad:

• Niveles lógicos de riel a riel (siempre es un camino hacia el suministro o tierra)
• Es fácil de entender y hay pocas restricciones en su uso
• Muy predecible y casi infalible: CMOS no tiene nada de peligroso.
• Cuando no se cambia, la única energía consumida es la fuga
• Las entradas son solo una carga capacitiva
• Menos poder que la lógica dinámica
• Fácilmente consumido por las herramientas de síntesis
• Lógica proporcional. Esto significa que si el voltaje se reduce (o aumenta), todas las características de la puerta lógica se escalan proporcionalmente. Como ejemplo, la tensión de conmutación de un inversor con la misma proporción es la mitad de la tensión de alimentación.
• En general, las puertas individuales no requieren un reloj (a diferencia del domino). Chanclas todavía lo hacen. Esto hace una gran diferencia cuando considera que la congestión de enrutamiento es el problema más grande en los procesos más nuevos. El retraso del cable aumenta con respecto al retraso de la puerta en cada nueva tecnología y no hay ninguna razón por la que esto cambie pronto.
• No puedo enfatizar lo suficiente el beneficio de no necesitar un reloj. Echa un vistazo a esta imagen para ver el extraordinario aumento en el retardo de cable frente a la puerta (esto es solo a 100 nm; estamos a 7 nm en estos días). Una razón similar hace que cualquier tipo de lógica diferencial sea menos atractiva.

La lógica dinámica (implementaciones diferentes) se usa comúnmente para memoria / cachés.

Lo más rápido dependerá mucho del diseño y del proceso. Por ejemplo, ¿es más enrutamiento limitado o puerta limitada? Si puede salirse con la suya (más puerta limitada), lo más probable es que la lógica del dominó sea más rápida. Si el cableado es limitado, entonces forzará la congestión de enrutamiento para convertir a la lógica de dominó, ya que cada puerta ahora necesita una señal de reloj adicional. Por lo tanto, en este caso, es posible que desee ir con CMOS Mono-Static Skewed. Esto es como CMOS, pero sesgado por un solo borde. Normalmente, la lógica se duplicará para ambas polaridades y se capturará con un pestillo SR. Esto aumenta el área y la potencia, pero puede proporcionar una mejor velocidad.

Además, la lógica de la puerta de transmisión es más rápida en muchos casos, especialmente para multiplexores / demultiplexores y el elemento de alta z en flip flops. Técnicamente, esta no es una lógica CMOS, pero es bastante ubicua en este punto con las CPU modernas, especialmente las rutas de datos. Dependiendo de a quién le preguntes, algunos pueden considerar esa lógica CMOS.

Para un menor consumo de energía, todavía creo que probablemente se usaría CMOS. Si la demora no es un problema, puede usar puertas más débiles para reducir la corriente de fuga o apilar los FET. O use el control de reloj / alimentación, pero esto es más una técnica y no tanto una familia lógica.