Když Mooreův zákon skončí: 3 alternativy ke křemíkovým čipům

reklama

Moderní počítače jsou skutečně úžasné a postupem času se zlepšují. Jedním z mnoha důvodů, proč k tomu došlo, je kvůli lepšímu zpracování. Každých zhruba 18 měsíců se počet tranzistorů, které lze umístit na křemíkové čipy uvnitř integrovaných obvodů, zdvojnásobí.

Toto je známé jako Mooreův zákon a byl to trend, který si všiml spoluzakladatel Intel Gordon Moore již v roce 1965. Je to z tohoto důvodu, že technologie byla poháněna tak rychle.

Co přesně je Mooreův zákon?

Mooreův zákon Co je Mooreův zákon a co to má s vámi společného? [MakeUseOf vysvětluje]Smůla nemá nic společného s Mooreovým zákonem. Pokud je to asociace, kterou jste měli, plete ji s Murphyho zákonem. Nebyli jste však daleko, protože Mooreův zákon a Murphyho zákon ... Přečtěte si více je pozorování, že s tím, jak jsou počítačové čipy rychlejší a energeticky účinnější, zatímco výroba je levnější. Je to jeden z předních zákonů o pokroku v elektronickém inženýrství a byl po celá desetiletí.

Jednoho dne však Mooreův zákon skončí „konec“. I když nám bylo řečeno o blížícím se konci několik let, téměř jistě se blíží ke svým konečným fázím v současném technologickém klimatu.

Je pravda, že procesory jsou stále rychlejší, levnější a mají na nich zabaleno více tranzistorů. S každou novou iterací počítačového čipu je však zvýšení výkonu menší než kdysi.

Zatímco novější Centrální zpracovatelské jednotky Co je CPU a co dělá?Výpočtové zkratky jsou matoucí. Co je vlastně CPU? A potřebuji čtyřjádrový nebo dvoujádrový procesor? A co AMD nebo Intel? Jsme tu, abychom vám pomohli vysvětlit rozdíl! Přečtěte si více (CPU) přicházejí s lepší architekturou a technickými specifikacemi, zlepšení každodenních činností souvisejících s počítačem se zmenšují a objevují se pomaleji.

Proč je Mooreův zákon důležitý?

Když Mooreův zákon konečně „skončí“, křemíkové čipy nevyhovují dalším tranzistorům. To znamená, že pro další pokroky v technologii a přinesení další generace inovací bude nutné nahradit výpočetní techniku ​​na bázi křemíku.

Riziko spočívá v tom, že Mooreův zákon přijde do jisté míry bez náhrady. Pokud k tomu dojde, technologický pokrok, jak víme, by mohl být zastaven mrtvý v jeho stopách.

Potenciální nahrazení křemíkových počítačových čipů

Jak technologický pokrok formuje náš svět, výpočetní technika na bázi křemíku se rychle blíží k hranici svých možností. Moderní život závisí na polovodičových čipech na bázi křemíku, které pohánějí naši technologii - od počítačů po smartphony a dokonce i lékařské přístroje - a lze je zapínat a vypínat.

Je důležité vědět, že čipy na bázi křemíku dosud nejsou „mrtvé“. Spíše jsou daleko za hranicí výkonu. To neznamená, že bychom neměli přemýšlet o tom, co je může nahradit.

Počítače a budoucí technologie budou muset být pohyblivější a extrémně výkonné. K dosažení tohoto cíle budeme potřebovat něco mnohem lepšího než současné počítačové čipy na bázi křemíku. Jedná se o tři možné náhrady:

1. Kvantové výpočty

Google, IBM, Intel a celá řada menších začínajících společností jsou v závodě o dodávku úplně první kvantové počítače. Tyto počítače dodají s pomocí kvantové fyziky nepředstavitelný výpočetní výkon dodaný „qubity“. Tyto křivky jsou mnohem silnější než křemíkové tranzistory.

Předtím, než bude možné uvolnit potenciál kvantového počítání, však musí fyzici překonat mnoho překážek. Jednou z těchto překážek je prokázat, že kvantový stroj je nejvyšší tím, že je lepší při plnění konkrétního úkolu než běžný počítačový čip.

2. Grafenové a uhlíkové nanotrubice

Objeveno v roce 2004, graphene je skutečně revoluční materiál Co je Graphene? 7 způsobů, jak brzy to bude revoluční technikaO grafenu se v posledních letech hodně mluvilo. Ale co to vlastně je? A proč jsou lidé tak nadšeni? Proč by vás to mělo zajímat? Přečtěte si více který vyhrál tým za tím Nobelovu cenu.

Je extrémně silný, dokáže vést elektřinu a teplo, je to jeden atom o tloušťce se šestiúhelníkovou strukturou mřížky a je hojně k dispozici. Může však trvat roky, než bude grafen dostupný pro komerční výrobu.

Jedním z největších problémů, kterým čelí grafen, je skutečnost, že jej nelze použít jako přepínač. Na rozdíl od křemíkových polovodičů, které lze zapnout nebo vypnout elektrickým proudem - generuje to binární kód, nuly a ty, které počítačům fungují - grafen nemůže.

To by například znamenalo, že například počítače založené na grafenu nelze nikdy vypnout.

Grafenové a uhlíkové nanotrubice jsou stále velmi nové. Počítačové čipy na bázi křemíku byly vyvinuty po celá desetiletí, ale objev grafenu je teprve 14 let. Pokud má grafen v budoucnu nahradit křemík, zůstává toho mnoho, čeho je třeba dosáhnout.

Přesto je to bezpochyby teoreticky nejideálnější náhrada čipů na bázi křemíku. Pomyslete na skládací notebooky, superrychlé tranzistory, telefony, které nelze rozbít. To vše a další je teoreticky možné s grafenem.

3. Nanomagnetická logika

Grafenové a kvantové výpočty vypadají slibně, ale také nanomagnety. Nanomagnety používají pro přenos a výpočet dat nanomagnetickou logiku. Dělají to pomocí bistabilních magnetizačních stavů, které jsou litograficky připevněny k buněčné architektuře obvodu.

Nanomagnetická logika funguje stejným způsobem jako tranzistory na bázi křemíku, ale místo zapnutí a mimo tranzistory za účelem vytvoření binárního kódu je to přepínání magnetizačních stavů tento. Pomocí dvojpólových interakcí - interakce mezi severním a jižním pólem každého magnetu - lze tuto binární informaci zpracovat.

Protože nanomagnetická logika se nespoléhá na elektrický proud, existuje velmi nízká spotřeba energie. Díky tomu jsou ideální náhradou při zohlednění faktorů životního prostředí.

Která náhrada silikonového čipu je nejpravděpodobnější?

Kvantová výpočetní technika, grafen a nanomagnetická logika jsou slibným vývojem, z nichž každý má své vlastní výhody a nevýhody.

Z hlediska toho, kdo v současné době vede cestu, je tomu tak nanomagnety. Vzhledem k tomu, že kvantové výpočty stále nejsou ničím jiným než teorií a praktickými problémy, kterým čelí grafen, vypadá nanomagnetická práce jako nejslibnější nástupce obvodů na bázi křemíku.

Je však ještě dlouhá cesta. Mooreův zákon a počítačové čipy na bázi křemíku jsou stále relevantní a může trvat desetiletí, než budeme potřebovat náhradu. Do té doby, kdo ví, co bude k dispozici IBM odhaluje revoluční „mozek na čipu“„TrueNorth“, které bylo oznámeno minulý týden prostřednictvím článku ve vědě, je tzv. Neuromorfní čip - počítačový čip určený k napodobování biologických neuronů, pro použití v inteligentních počítačových systémech, jako jsou Watson. Přečtěte si více . Může se stát, že technologie, která nahradí stávající počítačové čipy, musí být teprve objevena.