Keď Mooreov zákon skončí: 3 alternatívy k kremíkovým čipom

Reklama

Moderné počítače sú skutočne úžasné a v priebehu rokov sa neustále zlepšujú. Jedným z mnohých dôvodov, prečo sa to stalo, je kvôli lepšej spracovateľskej sile. Približne každých 18 mesiacov sa počet tranzistorov, ktoré je možné umiestniť na kremíkové čipy v rámci integrovaných obvodov, zdvojnásobí.

Toto je známe ako Mooreov zákon a bol to trend, ktorý si všimol spoluzakladateľ spoločnosti Intel Gordon Moore už v roku 1965. Z tohto dôvodu sa technológia rýchlo rozbehla.

Čo presne je Mooreov zákon?

Mooreov zákon Čo je Mooreov zákon a čo to má s tebou spoločné? [MakeUseOf vysvetľuje]Smola nemá nič spoločné s Mooreovým zákonom. Ak je toto združenie, ktoré ste mali, zamieňate ho s Murphyho zákonom. Neboli ste však ďaleko, pretože Mooreov zákon a Murphyho zákon ... Čítaj viac je zistenie, že počítačové čipy sa stávajú rýchlejšie a energeticky účinnejšie, pričom ich výroba je lacnejšia. Je to jeden z popredných zákonov o postupe v elektronickom inžinierstve a je už desaťročia.

Jedného dňa sa však Mooreov zákon blíži ku koncu. Aj keď nám bolo povedané o blížiacom sa konci už niekoľko rokov, takmer určite sa blíži k svojim záverečným fázam v súčasnej technologickej klíme.

Je pravda, že procesory sú stále rýchlejšie, lacnejšie a majú na nich zabalených viac tranzistorov. S každou novou iteráciou počítačového čipu je však zvýšenie výkonu menšie ako kedykoľvek predtým.

Zatiaľ čo novšie Centrálne spracovateľské jednotky Čo je to procesor a čo to robí?Výpočtové skratky sú mätúce. Čo je vlastne CPU? A potrebujem štvorjadrový alebo dvojjadrový procesor? A čo AMD alebo Intel? Sme tu, aby sme vysvetlili rozdiel! Čítaj viac (CPU) prichádzajú s lepšou architektúrou a technickými špecifikáciami, zlepšenia každodenných činností súvisiacich s počítačmi sa zmenšujú a vyskytujú sa pomalšie.

Prečo je Mooreov zákon dôležitý?

Keď Mooreov zákon konečne „skončí“, kremíkové čipy nebudú obsahovať ďalšie tranzistory. To znamená, že na to, aby sa dosiahol ďalší pokrok v technológii a priniesli nové generácie inovácií, bude potrebné nahradiť výpočty na báze kremíka.

Riziko spočíva v tom, že Mooreov zákon zanikol bez toho, aby došlo k jeho nahradeniu. Ak sa to stane, technologický pokrok, ako vieme, by sa mohol zastaviť mŕtvy v jeho stopách.

Potenciálne výmeny kremíkových počítačových čipov

Keďže technologický pokrok formuje náš svet, výpočty na báze kremíka sa rýchlo približujú k svojmu limitu. Moderný život závisí od kremíkových polovodičových čipov, ktoré poháňajú našu technológiu - od počítačov po smartfóny a dokonca aj lekárske vybavenie - a môžu sa zapínať a vypínať.

Je dôležité vedieť, že čipy na báze kremíka ako také ešte nie sú „mŕtve“. Naopak, z hľadiska výkonu sú ďaleko za hranicami svojho vrcholu. To neznamená, že by sme nemali premýšľať o tom, čo ich môže nahradiť.

Počítače a budúce technológie budú musieť byť pohyblivejšie a extrémne výkonné. Aby sme to dosiahli, potrebujeme niečo oveľa lepšie ako súčasné počítačové čipy na báze kremíka. Sú to tri potenciálne náhrady:

1. Kvantové výpočty

Spoločnosti Google, IBM, Intel a celá rada menších začínajúcich spoločností sú v závode na ceste k úspechu úplne prvé kvantové počítače. Tieto počítače dodajú so silou kvantovej fyziky nepredstaviteľný výpočtový výkon dodaný „qubits“. Tieto qubity sú oveľa silnejšie ako kremíkové tranzistory.

Predtým, ako bude možné využiť potenciál kvantovej výpočty, fyzici však musia prekonať veľa prekážok. Jednou z týchto prekážok je preukázať, že kvantový stroj je vynikajúci tým, že lepšie plní konkrétnu úlohu ako bežný počítačový čip.

2. Grafénové a uhlíkové nanorúrky

Objavené v roku 2004, Grafén je skutočne revolučný materiál Čo je Graphene? 7 spôsobov, ako to čoskoro revolúciu v technikeO graféne sa v posledných rokoch veľa hovorilo. Čo je to však presne? A prečo sú ľudia tak nadšení? Prečo by ste sa mali starať? Čítaj viac ktorý vyhral tím za ňou Nobelovu cenu.

Je mimoriadne silný, dokáže viesť elektrinu a teplo, má hrúbku jedného atómu so šesťuholníkovou mriežkovou štruktúrou a je k dispozícii v hojnom množstve. Môže však trvať roky, kým bude grafén dostupný pre komerčnú výrobu.

Jedným z najväčších problémov, ktorým čelí grafén, je skutočnosť, že ho nemožno použiť ako prepínač. Na rozdiel od kremíkových polovodičov, ktoré sa dajú zapnúť alebo vypnúť elektrickým prúdom - to vytvára binárny kód, nuly a nuly, vďaka ktorým počítače fungujú - grafén nemôže.

Znamenalo by to, že napríklad počítače založené na graféne by sa nikdy nemohli vypnúť.

Grafénové a uhlíkové nanorúrky sú stále veľmi nové. Počítačové čipy na báze kremíka sa vyvíjajú už desaťročia, ale objav grafénu má len 14 rokov. Ak má grafén nahradiť kremík v budúcnosti, zostáva toho veľa, čo treba dosiahnuť.

Napriek tomu je to bezpochyby teoreticky najvhodnejšia náhrada za kremíkové čipy. Pomyslite na skladacie notebooky, superrýchle tranzistory, telefóny, ktoré sa nedajú rozbiť. To všetko a ďalšie je teoreticky možné s grafénom.

3. Nanomagnetická logika

Grafénové a kvantové výpočty vyzerajú sľubne, ale aj nanomagnety. Nanomagnety používajú nanomagnetickú logiku na prenos a výpočet údajov. Robia to pomocou bistabilných magnetizačných stavov, ktoré sú litograficky pripevnené k bunkovej architektúre obvodu.

Nanomagnetická logika funguje rovnako ako tranzistory na báze kremíka, ale namiesto zapínania a mimo tranzistorov za účelom vytvorenia binárneho kódu, je to prepínanie magnetizačných stavov Tento. Pomocou dvojpólových interakcií - interakcie medzi severným a južným pólom každého magnetu - je možné túto binárnu informáciu spracovať.

Pretože nanomagnetická logika sa nespolieha na elektrický prúd, existuje veľmi nízka spotreba energie. Vďaka tomu sú ideálnou náhradou pri zohľadnení environmentálnych faktorov.

Ktorá náhrada kremíkového čipu je najpravdepodobnejšia?

Kvantové výpočty, grafén a nanomagnetická logika sú sľubným vývojom, z ktorých každý má svoje výhody a nevýhody.

Z hľadiska toho však jeden z nich v súčasnosti vedie nanomagnetů. Keďže kvantové výpočty stále nie sú nič iné ako teória a praktické problémy, ktorým čelí grafén, vyzerá nanomagnetické výpočty ako najsľubnejší nástupca obvodov na báze kremíka.

Stále je však pred nami ešte dlhá cesta. Mooreov zákon a počítačové čipy na báze kremíka sú stále relevantné a môže trvať desaťročia, kým budeme potrebovať náhradu. Dovtedy, kto vie, čo bude k dispozícii IBM odhaľuje revolučný „mozog na čipe“„TrueNorth“, ktorý bol oznámený minulý týždeň prostredníctvom článku vo vede, je tzv. Neuromorfný čip - počítačový čip navrhnutý na napodobňovanie biologických neurónov na použitie v inteligentných počítačových systémoch, ako sú napr Watson. Čítaj viac . Môže sa stať, že technológia, ktorá nahradí súčasné počítačové čipy, sa ešte len musí objaviť.