7nm IBM Chip zdvojnásobuje výkon, poskytuje Mooreov zákon do roku 2018

Reklama

Mooreov zákon je jedným z tých zázrakov moderného života, ktoré všetci považujeme za samozrejmé, ako sú obchody s potravinami a zubné lekárstvo s anestéziou.

Počítačové procesory sú už 50 rokov zdvojnásobenie ich výkonu 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 za dolár na štvorcový centimeter každé 1-2 roky. Tento exponenciálny trend nás posunul z 500 flopov ENIAC (operácie s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu) na približne 54 petaflop pre najvýkonnejší superpočítač v súčasnosti, Tianhe-2. To predstavuje asi desať biliónnásobné zlepšenie, teda za menej ako jedno storočie. To je neuveriteľné tým, že niekto počíta.

Tento úspech sa deje tak spoľahlivo, tak dlho, že sa stal počítačom svetskej pravdy o počítačoch.

Berieme to ako samozrejmé.

Preto je také strašidelné, že sa v blízkej budúcnosti všetko zastaví. Zhromažďuje sa niekoľko základných fyzikálnych limitov, aby sa zastavil vývoj tradičných kremíkových počítačových čipov. Kým tam je

teoretická výpočtová technológia Najnovšia počítačová technológia, ktorú musíte vidieť, aby ste uveriliVyskúšajte niektoré z najnovších počítačových technológií, ktoré sú pripravené v nasledujúcich rokoch transformovať svet elektroniky a počítačov. Čítaj viac Na vyriešenie niektorých z týchto problémov zostáva skutočnosťou, že pokrok sa v súčasnosti spomaľuje. Dni exponenciálneho zlepšovania počítačov sa môžu blížiť ku koncu.

Ale ešte nie celkom.

Nový prielom od IBM ukazuje, že Mooreov zákon má stále nohy. Výskumná skupina vedená spoločnosťou ukázala prototyp procesora s tranzistorovými komponentmi širokými iba 7 nanometrov. To je polovica veľkosti (a štvornásobok výkonu) súčasnej 14 nanometrovej technológie, čo posunie zánik Mooreovho zákona na najmenej 2018.

Ako sa dosiahol tento prielom? A kedy môžete očakávať, že túto technológiu uvidíte v reálnych zariadeniach?

Staré atómy, nové triky

Nový prototyp nie je výrobným čipom, ale bol vyrobený pomocou komerčne škálovateľných techník, ktoré by mohli prísť na trh v najbližších rokoch (povesti sa hovorí, že spoločnosť IBM by chcela, aby sa čip v roku 2008 premyslel) 2017-2018. Prototyp je produktom IBM / SUNY, výskumného laboratória IMB, ktoré spolupracovalo so Štátnou univerzitou v New Yorku. Na projekte spolupracovali viaceré spoločnosti a výskumné skupiny, vrátane spoločností SAMSUNG a Global Foundries, spoločnosti IBM platiť zhruba 1,3 miliardy dolárov prevziať svoje nerentabilné krídlo na výrobu čipov.

V podstate to urobila výskumná skupina IBM dve kľúčové vylepšenia to umožnilo: vývoj lepšieho materiálu a vývoj lepšieho procesu leptania. Každý z nich prekonáva významnú prekážku rozvoja hustejších procesorov. Pozrime sa postupne na každú z nich.

Lepší materiál

Jednou z prekážok menších tranzistorov je jednoducho klesajúci počet atómov. 7nm tranzistor má komponenty, ktoré majú iba okolo 35 atómov kremíka. Aby prúd mohol prúdiť, elektróny musia fyzicky skočiť z orbitálu jedného atómu na druhý. V čistom kremíkovom oblátku, ako sa tradične používa, je ťažké alebo nemožné získať dostatočný prúd na to, aby pretekal takým malým počtom atómov.

Na vyriešenie tohto problému musela IBM opustiť čistý kremík v prospech používania zliatiny kremíka a germánia. To má kľúčovú výhodu: zvyšuje takzvanú „elektrónovú motilitu“ - schopnosť elektrónov prúdiť materiálom. Kremík začína zle fungovať na stupnici 10 nanometrov, čo je jeden z dôvodov, prečo sa úsilie na vývoj procesorov 10 nm zastavilo. Pridanie germánia preskočí túto bariéru.

Jemnejšie leptanie

Je tu tiež otázka, ako skutočne tvarujete objekty, ktoré sú malé. Cesta počítačové procesory 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 sa vyrábajú pomocou mimoriadne výkonných laserov a rôznych optických prvkov a šablón na vyrezávanie drobných funkcií. Obmedzenie je tu vlnová dĺžka svetla, ktorá obmedzuje to, ako jemne môžeme leptať vlastnosti.

Výroba čipov sa už dlhú dobu stabilizovala pomocou argónfluoridového lasera s vlnovou dĺžkou 193 nanometrov. Možno si všimnete, že je to o niečo väčšie ako 14 nanometrových prvkov, ktoré sme leptali. Našťastie dĺžka vlny nie je pevným limitom rozlíšenia. Je možné použiť interferenciu a iné triky, aby sa zvýšila presnosť. Výrobcom čipu však došli múdre nápady a teraz je potrebná veľká zmena.

Spoločnosť IBM prevzala túto myšlienku použiť svetelný zdroj EUV (Extreme Ultra Violet) s vlnovou dĺžkou iba 13,5 nanometrov. Toto, použitím podobných trikov, aké sme použili s argón-fluoridom, by nám malo poskytnúť leptacie rozlíšenie len niekoľkých nanometrov s vyšším vývojom.

Bohužiaľ to tiež vyžaduje vyhodenie väčšiny z toho, čo vieme o výrobe čipov, ako aj väčšiny technologická infraštruktúra pre ňu vyvinutá, jeden z dôvodov, prečo táto technológia trvala tak dlho, kým sa do nej dostala vlastné.

Táto technológia otvára dvere k pokračovaniu vo vývoji Mooreovho zákona až po kvantový limit - v okamihu, keď Kvantová neistota okolo polohy elektrónu je väčšia ako samotný tranzistor, čo spôsobuje, že sa procesorové prvky správajú náhodne. Odtiaľ, skutočne nová technológia Kvantové počítače: koniec kryptografie?Kvantové výpočty ako myšlienka už nejakú dobu existujú - teoretická možnosť bola pôvodne zavedená v roku 1982. Počas posledných niekoľkých rokov sa toto pole priblížilo praktickosti. Čítaj viac budú musieť posunúť prácu na počítači ďalej.

Ďalších päť rokov výroby čipov

Spoločnosť Intel sa stále snaží vyrábať životaschopný 10nm procesor. Nie je vylúčené, že koalícia IBM by ich dokázala poraziť. Ak sa tak stane, bude to znamenať, že rovnováha síl v priemysle polovodičov sa konečne posunula od spoločnosti Intel.

Budúcnosť Mooreovho zákona je neistá. Príbeh však skončí, bude to búrlivé. Kráľovstvá budú vyhraté a prehraté. Keď bude všetok prach usadený, bude zaujímavé zistiť, kto sa navíja na vrchol. A z krátkodobého hľadiska je pekné vedieť, že nezastaviteľný pochod ľudského pokroku sa nebude trvať najmenej ďalších pár rokov.

Ste nadšení z rýchlejších čipov? Máte obavy z konca Mooreovho zákona? Dajte nám vedieť v komentároch!

Kredity obrázkov: počítačový mikročip prostredníctvom Shutterstocku, „Silicon Croda“, „Argon-iónový laser“ „Logotyp Intel“ od spoločnosti Wikimedia