Kui Moore'i seadus lõpeb: 3 alternatiivi ränilaastudele

Reklaam

Kaasaegsed arvutid on tõeliselt hämmastavad, täiustades neid aastatega üha enam. Üks paljudest põhjustest, miks see juhtus, on parema töötlemisvõimsuse tõttu. Umbes iga 18 kuu järel kahekordistub transistoride arv, mida saab integreeritud vooluahelates silikoonikiipidele asetada.

Seda nimetatakse Moore'i seaduseks ja seda suundumust märkas Inteli kaasasutaja Gordon Moore juba 1965. aastal. Just sel põhjusel on tehnoloogia arenenud nii kiiresti.

Mis täpselt on Moore'i seadus?

Moore'i seadus Mis on Moore'i seadus ja mis sellel on teiega pistmist? [MakeUseOf selgitab]Halval õnnel pole Moore'i seadusega mingit pistmist. Kui see on ühendus, mis teil oli, ajate selle segamini Murphy seadusega. Kuid te ei olnud kaugel, sest Moore'i seadus ja Murphy seadus ... Loe rohkem on tähelepanek, et kuna arvutikiibid muutuvad kiiremaks ja energiasäästlikumaks, muutuvad samas nende tootmine odavamaks. See on üks juhtivamaid seadusi elektroonikatööstuses ja seda juba aastakümneid.

Ühel päeval jõuab Moore'i seadus lõpuni. Ehkki meile on juba mitu aastat räägitud eelseisvast lõpust, läheneb see praeguses tehnoloogilises kliimas peaaegu kindlasti oma lõppjärku.

On tõsi, et protsessorid muutuvad pidevalt kiiremaks, odavamaks ja neile on pakitud rohkem transistore. Iga uue arvutikiibi iteratsiooniga on jõudluse suurendamine väiksem kui kunagi varem.

Kuigi uuem Kesksed töötlemisüksused Mis on CPU ja mida see teeb?Akronüümide arvutamine on segane. Mis on CPU ikkagi? Ja kas ma vajan nelja- või kahetuumalist protsessorit? Kuidas oleks AMD või Inteliga? Me oleme siin, et aidata erinevust selgitada! Loe rohkem (CPU-d) on parema arhitektuuri ja tehniliste näitajatega, igapäevaste arvutitega seotud tegevuste täiustused kahanevad ja toimuvad aeglasemalt.

Miks on Moore'i seadus oluline?

Kui Moore'i seadus lõpuks lõpeb, ei hõlma ränilaastud täiendavaid transistore. See tähendab, et tehnoloogia edasiseks arenguks ja järgmise põlvkonna uuenduste toomiseks tuleb ränipõhine andmetöötlus asendada.

Risk on see, et Moore'i seadus langeb teatud aja möödudes, ilma et seda asendataks. Kui see juhtub, võib tehnoloogia areng, nagu me teame, peatada oma jälgedes.

Räniarvuti kiipide võimalikud asendajad

Kuna tehnoloogia areng kujundab meie maailma, läheneb räni baasil arvuti kiirelt oma piirile. Kaasaegne elu sõltub räni baasil valmistatud pooljuhtkiibidest, mis toidavad meie tehnikat - arvutitest nutitelefonide ja isegi meditsiiniseadmeteni - ning neid saab sisse ja välja lülitada.

Oluline on teada, et räni baasil olevad kiibid ei ole iseenesest veel “surnud”. Pigem on nad jõudluse poolest tipust kaugele jõudnud. See ei tähenda, et me ei peaks mõtlema sellele, mis neid asendada võiks.

Arvutid ja tuleviku tehnika peavad olema paindlikumad ja äärmiselt võimsad. Selle tarnimiseks vajame midagi palju paremat kui praegused ränipõhised arvutikiibid. Need on kolm potentsiaalset asendust:

1. Kvantarvuti

Google, IBM, Intel ja terve hulk väiksemaid idufirmasid võistlevad selle toote pakkumisega esimesed kvantarvutid. Need arvutid tagavad kvantfüüsika toel kujuteldamatu töötlemisvõimsuse, mida pakuvad kvitsid. Need vutid on palju võimsamad kui räni transistorid.

Enne kui kvantarvutuste potentsiaal vallandada saab, on füüsikutel siiski mitmeid tõkkeid ületamiseks. Üks neist takistustest on näidata, et kvantmasin on ülimas, täites konkreetset ülesannet paremini kui tavaline arvutikiip.

2. Grafeeni ja süsiniku nanotorud

Avastatud 2004. aastal grafeen on tõeliselt revolutsiooniline materjal Mis on grafeen? 7 viisi, kuidas see varsti tehnoloogiat revolutsiooniks muudabGrafeenist on viimase paari aasta jooksul palju räägitud. Aga mis see täpselt on? Ja miks on inimesed sellest nii vaimustuses? Miks sa peaksid hoolima? Loe rohkem mis võitis selle meeskonna eest Nobeli auhinna.

See on äärmiselt tugev, suudab juhtida elektrit ja soojust, on ühe aatom paksusega, kuusnurkse võrestruktuuriga, ja seda on arvukalt. Võib siiski kuluda aastaid, enne kui grafeeni saab kaubanduslikuks tootmiseks.

Grafeeni üks suurimaid probleeme on asjaolu, et seda ei saa lülitina kasutada. Erinevalt räni pooljuhtidest, mida saab elektrivooluga sisse või välja lülitada - see genereerib kahendkoodi, nullid ja need, mis panevad arvutid tööle - grafeen ei saa.

See tähendaks, et näiteks grafeenipõhiseid arvuteid ei saaks kunagi välja lülitada.

Grafeeni ja süsiniknanotorud on endiselt väga uued. Kui räni baasil arvutikiibid on välja töötatud aastakümneid, on grafeeni avastus alles 14 aastat vana. Kui tulevikus räni peaks asendama grafeen, on vaja veel palju ära teha.

Vaatamata sellele on see teoorias kahtlemata räni baasil valmistatud kiipide kõige ideaalsem asendaja. Mõelge kokkupandavatele sülearvutitele, ülikiiretele transistoridele, telefonidele, mida ei saa rikkuda. Kõik see ja palju muud on teoreetiliselt võimalik grafeeniga.

3. Nanomagnetiline loogika

Grafeen ja kvantarvutused näevad paljulubavad, kuid nii on ka nanomagnetidega. Nanomagnetid kasutavad andmete edastamiseks ja arvutamiseks nanomagnetilist loogikat. Nad kasutavad seda bistabiilsete magnetiseerimisseisundite abil, mis on litograafiliselt kinnitatud vooluahela rakuarhitektuurile.

Nanomagnetiline loogika töötab samamoodi nagu ränil põhinevad transistorid, kuid sisselülitamise asemel binaarse koodi loomiseks on transistorid välja lülitatud, kuid seda teevad magneerimisseisundite lülitamine see. Kasutades dipool-dipool-interaktsioone - vastastikmõju iga magneti põhja- ja lõunapooluse vahel - saab seda binaarset teavet töödelda.

Kuna nanomagnetiline loogika ei sõltu elektrivoolust, on energiatarve väga madal. See muudab need ideaalseks asendajaks, kui arvestada keskkonnateguritega.

Milline ränikiibi asendamine on kõige tõenäolisem?

Kvantarvutused, grafeen ja nanomagnetiline loogika on kõik paljutõotavad arengud, millel on oma plussid ja miinused.

Mis selles osas praegu teed võtab, see siiski on nanomagnetid. Kuna kvantarvutamine pole endiselt midagi muud kui teooria ja grafeeni ees seisvad praktilised probleemid, näib nanomagnetiline andmetöötlus ränil põhinevate vooluahelate kõige paljulubavam järeltulija.

Siiski on veel pikk tee minna. Moore'i seadus ja ränipõhised arvutikiibid on endiselt asjakohased ja nende asendamist vajame juba aastakümneid. Selleks ajaks, kes teab, mis saab IBM avalikustas revolutsioonilise "aju kiibil"Eelmisel nädalal ajakirjas Science ilmunud artikli vahendusel kuulutati "TrueNorth" välja nn neuromorfne kiip - arvutikiip, mis on kavandatud bioloogiliste neuronite jäljendamiseks, kasutamiseks intelligentsetes arvutisüsteemides, nt Watson. Loe rohkem . Võib juhtuda, et tehnoloogia, mis asendab praegused arvutikiibid, on veel avastamata.