Όταν τελειώνει ο νόμος του Moore: 3 εναλλακτικές λύσεις στα τσιπ πυριτίου
Διαφήμιση
Οι σύγχρονοι υπολογιστές είναι πραγματικά εκπληκτικοί, συνεχίζοντας να βελτιώνονται όσο περνούν τα χρόνια. Ένας από τους πολλούς λόγους για τους οποίους αυτό συνέβη οφείλεται στην καλύτερη δυναμικό επεξεργασίας. Κάθε 18 μήνες περίπου, ο αριθμός των τρανζίστορ που μπορούν να τοποθετηθούν στα τσιπ πυριτίου μέσα στα ολοκληρωμένα κυκλώματα διπλασιάζεται.
Αυτό είναι γνωστό ως Νόμος του Moore και ήταν μια τάση που παρατηρήθηκε από τον συνιδρυτή της Intel Γκόρντον Μουρ από το 1965. Για το λόγο αυτό, η τεχνολογία έχει προωθηθεί σε τέτοιο ταχύ ρυθμό.
Ποιος είναι ακριβώς ο νόμος του Moore;
Νόμος του Moore Ποιος είναι ο νόμος του Moore και τι έχει να κάνει με εσάς; [Το MakeUseOf Εξηγεί] Τι είναι ο νόμος του Moore και τι έχει να κάνει με εσάς; [Επεξήγηση MakeUseOf] Η κακή τύχη δεν έχει καμία σχέση με το νόμο του Moore. Αν αυτή είναι η συσχέτιση που είχατε, το συγχέετε με το νόμο του Murphy. Ωστόσο, δεν ήσουν μακριά από το νόμο του Moore και το νόμο του Murphy ... Διαβάστε περισσότερα είναι η παρατήρηση ότι τα τσιπ υπολογιστών γίνονται ταχύτερα και πιο ενεργειακά αποδοτικά, ενώ όλο και φθηνότερα να παράγουν. Είναι ένας από τους κορυφαίους νόμους για την εξέλιξη της ηλεκτρονικής μηχανικής και εδώ και δεκαετίες.
Μια μέρα, όμως, ο νόμος του Moore πρόκειται να φτάσει στο τέλος. Παρόλο που μας έχουν ειπωθεί για το επικείμενο τέλος για αρκετά χρόνια, σχεδόν σίγουρα πλησιάζει τα τελικά του στάδια στο σημερινό τεχνολογικό κλίμα.
Είναι αλήθεια ότι οι επεξεργαστές γίνονται όλο και γρηγορότερα, φθηνότερα και έχουν περισσότερα τρανζίστορ γεμάτα επάνω τους. Με κάθε νέα επανάληψη ενός τσιπ υπολογιστή, ωστόσο, οι αυξήσεις της απόδοσης είναι μικρότερες από ό, τι κάποτε.
Ενώ νεότερες κεντρικές μονάδες επεξεργασίας Τι είναι μια CPU και τι κάνει; Τι είναι μια CPU και τι κάνει; Τα αρκτικόλεξα υπολογιστών είναι συγκεχυμένα. Τι είναι CPU; Και χρειάζομαι επεξεργαστή τετραπλού ή διπλού πυρήνα; Τι συμβαίνει με την AMD ή την Intel; Είμαστε εδώ για να εξηγήσουμε τη διαφορά! Διαβάστε περισσότερα (CPU) έρχονται με καλύτερη αρχιτεκτονική και τεχνικές προδιαγραφές, οι βελτιώσεις για τις καθημερινές δραστηριότητες που σχετίζονται με τον υπολογιστή συρρικνώνονται και συμβαίνουν με βραδύτερο ρυθμό.
Γιατί η υπόθεση του Νόμου του Moore;
Όταν τελικά ο νόμος του Moore "τελειώσει", τα τσιπ πυριτίου δεν θα φιλοξενήσουν επιπλέον τρανζίστορ. Αυτό σημαίνει ότι για να προχωρήσουμε περαιτέρω στην τεχνολογία και να φέρουμε την επόμενη γενιά καινοτομιών, θα χρειαστεί να αντικαταστήσουμε τον υπολογισμό με βάση το πυρίτιο.
Ο κίνδυνος είναι ότι ο νόμος του Moore έρχεται σε μια ορισμένη κατάρρευση χωρίς να υπάρξει αντικατάσταση. Εάν συμβεί αυτό, η τεχνολογική πρόοδος, όπως την ξέρουμε, θα μπορούσε να σταματήσει να είναι νεκρή στα ίχνη της.
Πιθανές αντικαταστάσεις τσιπ υπολογιστών πυριτίου
Καθώς η τεχνολογική πρόοδος διαμορφώνει τον κόσμο μας, ο υπολογισμός με βάση το πυρίτιο προσεγγίζει γρήγορα το όριό του. Η σύγχρονη ζωή εξαρτάται από μάρκες ημιαγωγών με βάση το πυρίτιο που τροφοδοτούν την τεχνολογία μας - από υπολογιστές σε smartphones και ακόμη και ιατρικό εξοπλισμό - και μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν.
Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ότι τα τσιπ με βάση το πυρίτιο δεν είναι ακόμη «νεκρά» ως τέτοια. Αντίθετα, έχουν ξεπεράσει την κορυφή τους όσον αφορά τις επιδόσεις. Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν πρέπει να σκεφτόμαστε τι μπορεί να τους αντικαταστήσει.
Οι υπολογιστές και οι μελλοντικές τεχνολογίες θα πρέπει να είναι πιο ευέλικτοι και εξαιρετικά ισχυροί. Για να το επιτύχουμε, θα χρειαστούμε κάτι πολύ ανώτερο από τα τρέχοντα τσιπ υπολογιστών που βασίζονται σε πυρίτιο. Αυτές είναι τρεις πιθανές αντικαταστάσεις:
1. Κβαντική Πληροφορική
Η Google, η IBM, η Intel και μια σειρά από μικρότερες νεοσύστατες εταιρείες βρίσκονται σε αγώνα για να παραδώσουν τους πρώτους κβαντικούς υπολογιστές. Αυτοί οι υπολογιστές, με τη δύναμη της κβαντικής φυσικής, θα παρέχουν απίστευτη επεξεργαστική ισχύ που παρέχεται από τα «qubits». Αυτά τα qubits είναι πολύ πιο ισχυρά από τα τρανζίστορ πυριτίου.
Πριν όμως να εξαπολυθούν οι δυνατότητες της κβαντικής πληροφορικής, οι φυσικοί έχουν πολλά εμπόδια να ξεπεράσουν. Ένα από αυτά τα εμπόδια είναι να αποδείξει ότι η κβαντική μηχανή είναι υπέρτατη, δεδομένου ότι είναι καλύτερο να ολοκληρώσει μια συγκεκριμένη εργασία από ένα κανονικό τσιπ υπολογιστή.
2. Νανοσωλήνες Graphene και Carbon
Ανακαλύφθηκε το 2004, το graphene είναι ένα πραγματικά επαναστατικό υλικό. Τι είναι το Graphene; 7 τρόποι που σύντομα θα επανεξετάσει την τεχνολογία Τι είναι το Graphene; 7 τρόποι που σύντομα θα επανεξετάσει την τεχνολογία Υπήρξαν πολλές συζητήσεις για το graphene τα τελευταία χρόνια. Αλλά τι ακριβώς είναι; Και γιατί οι άνθρωποι είναι τόσο ενθουσιασμένοι γι 'αυτό; Γιατί πρέπει να σας ενδιαφέρει; Διαβάστε περισσότερα ότι κέρδισε την ομάδα πίσω από το βραβείο Νόμπελ.
Είναι εξαιρετικά ισχυρό, μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό και θερμότητα, είναι πάχους ενός ατόμου με εξαγωνική δομή πλέγματος και είναι διαθέσιμο σε αφθονία. Ενδέχεται όμως να υπάρχουν χρόνια πριν η διάθεση του γκρέφενου για εμπορική παραγωγή.
Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που αντιμετωπίζει το graphene είναι το γεγονός ότι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης. Σε αντίθεση με τους ημιαγωγούς πυριτίου που μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να απενεργοποιηθούν από ένα ηλεκτρικό ρεύμα - αυτό δημιουργεί δυαδικό κώδικα, τα μηδενικά και εκείνα που κάνουν τους υπολογιστές να λειτουργούν-γραφένιο δεν μπορεί.
Αυτό θα σήμαινε ότι οι υπολογιστές με βάση το γραφένιο, για παράδειγμα, δεν θα μπορούσαν ποτέ να απενεργοποιηθούν.
Οι νανοσωλήνες γραφένιου και άνθρακα εξακολουθούν να είναι πολύ νέοι. Ενώ τα τσιπ υπολογιστών με βάση το πυρίτιο έχουν αναπτυχθεί για δεκαετίες, η ανακάλυψη του graphene είναι μόνο 14 ετών. Εάν το graphene πρόκειται να αντικαταστήσει το πυρίτιο στο μέλλον, υπάρχουν πολλά που πρέπει να επιτευχθούν.
Παρόλα αυτά, θεωρητικά, είναι αναμφισβήτητα η πιο ιδανική αντικατάσταση των τσιπ με βάση το πυρίτιο. Σκεφτείτε αναδιπλούμενους φορητούς υπολογιστές, υπερταχεία τρανζίστορ, τηλέφωνα που δεν μπορούν να σπάσουν. Όλα αυτά και περισσότερα είναι θεωρητικά δυνατά με το graphene.
3. Νανομαγνητική Λογική
Το graphene και η κβαντική υπολογιστική εμφάνιση υποσχόμαστε, αλλά και οι νανομαγνήτες. Οι νανομαγνήτες χρησιμοποιούν νανομαγνητική λογική για τη μετάδοση και τον υπολογισμό των δεδομένων. Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας καταστάσεις διπλής μαγνήτισης που είναι λιθογραφικά στερεωμένες στην κυψελοειδή αρχιτεκτονική ενός κυκλώματος.
Η νανομαγνητική λογική λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως τα τρανζίστορ με βάση το πυρίτιο, αλλά αντί της ενεργοποίησης και απενεργοποίησης των τρανζίστορ για τη δημιουργία δυαδικού κώδικα, είναι η αλλαγή των καταστάσεων μαγνήτισης που το κάνουν αυτό. Χρησιμοποιώντας αλληλεπιδράσεις δίπολο-διπόλης-την αλληλεπίδραση μεταξύ του βόρειου και του νότιου πόλου κάθε μαγνήτη - αυτές οι δυαδικές πληροφορίες μπορούν να επεξεργαστούν.
Επειδή η νανομαγνητική λογική δεν βασίζεται σε ηλεκτρικό ρεύμα, υπάρχει πολύ χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Αυτό τους καθιστά ιδανική αντικατάσταση όταν λαμβάνετε υπόψη περιβαλλοντικούς παράγοντες.
Ποια αντικατάσταση τσιπ πυριτίου είναι πιο πιθανή;
Η κβαντική υπολογιστική, η γραφένιο και η νανομαγνητική λογική είναι όλες ελπιδοφόρες εξελίξεις, καθένα με τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Από την άποψη της οποίας κάποιος είναι αυτή τη στιγμή ηγέτης του τρόπου, όμως, είναι νανομαγνήτες . Δεδομένου ότι ο κβαντικός υπολογισμός εξακολουθεί να είναι μόνο μια θεωρία και πρακτικά προβλήματα που αντιμετωπίζει το graphene, ο νανομαγνητικός υπολογισμός μοιάζει με τον πιο ελπιδοφόρο διάδοχο των κυκλωμάτων με βάση το πυρίτιο.
Υπάρχει ακόμα πολύς δρόμος, όμως. Ο νόμος του Moore και τα τσιπ υπολογιστών με βάση το πυρίτιο εξακολουθούν να ισχύουν και ίσως να είναι δεκαετίες πριν χρειαστεί αντικατάσταση. Η IBM αποκαλύπτει το επαναστατικό "Brain on a Chip" Ανακοινώνεται την περασμένη εβδομάδα μέσω ενός άρθρου στην επιστήμη, το "TrueNorth" είναι αυτό που είναι γνωστό ως "νευρομορφικό chip" ένα τσιπ υπολογιστή σχεδιασμένο να μιμείται βιολογικούς νευρώνες, για χρήση σε έξυπνα συστήματα υπολογιστών όπως το Watson. Διαβάστε περισσότερα . Μπορεί να είναι η περίπτωση που η τεχνολογία που θα αντικαταστήσει τα τρέχοντα τσιπ υπολογιστών δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί.
