7nm IBM Chip zdvojnásobuje výkon, prokazuje Mooreův zákon do roku 2018

reklama

Mooreův zákon je jedním z těch zázraků moderního života, které všichni považujeme za samozřejmost, jako jsou obchody s potravinami a stomatologie s anestézií.

Počítačové procesory jsou již 50 let zdvojnásobení jejich výkonu 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 za dolar na centimetr čtvereční každé 1-2 roky. Tento exponenciální trend nás posunul z 500 flopů ENIAC (operace s pohyblivou řádovou čárkou za sekundu) na přibližně 54 petaflop pro nejvýkonnější superpočítač dnes, Tianhe-2. To je asi deset biliónkrát zlepšení za méně než století. To je neuvěřitelné, když někdo počítá.

Tento úspěch se odehrává tak spolehlivě, tak dlouho, že se stal počítačem světskou pravdou.

Bereme to jako samozřejmost.

To je důvod, proč je tak děsivé, že se v blízké budoucnosti vše zastaví. Sbližuje se řada základních fyzikálních limitů, které zastaví vývoj tradičních křemíkových počítačových čipů. Zatímco tam je

teoretická výpočetní technologie Nejnovější počítačové technologie, které musíte vidět, abyste uvěřiliPodívejte se na některé z nejnovějších počítačových technologií, které jsou připraveny transformovat svět elektroniky a počítačů v příštích několika letech. Přečtěte si více které by mohly některé z těchto problémů vyřešit, zůstává skutečností, že pokrok se v současné době zpomaluje. Dny exponenciálně se zlepšujících počítačů se mohou blížit ke konci.

Ale ještě ne.

Nový průlom od IBM ukazuje, že Mooreův zákon má stále nohy. Výzkumná skupina vedená společností předvedla prototyp procesoru s tranzistorovými součástmi širokými pouze 7 nanometrů. To je poloviční velikost (a čtyřnásobek výkonu) současné 14 nanometrové technologie, což tlačí zánik Mooreova zákona na nejméně 2018.

Jak byl tento průlom dosažen? A kdy můžete očekávat, že uvidíte tuto technologii ve skutečných zařízeních?

Staré atomy, nové triky

Nový prototyp není výrobním čipem, ale byl vyroben pomocí komerčně škálovatelných technik to by mohlo jít na trh v příštích několika letech (říká se, že IBM by chtěla, aby čip měl premiéru v roce 2005) 2017-2018. Prototyp je produktem IBM / SUNY, výzkumné laboratoře IMB, která spolupracovala se Státní univerzitou v New Yorku. Na projektu spolupracovalo několik společností a výzkumných skupin, včetně společností SAMSUNG a Global Foundries, společnosti IBM platit zhruba 1,3 miliardy dolarů převzít jeho nerentabilní křídlo výroby čipu.

V zásadě to provedla výzkumná skupina IBM dvě klíčová vylepšení to umožnilo: vyvinout lepší materiál a vyvinout lepší leptací proces. Každý z nich překonává hlavní překážku rozvoje hustších procesorů. Podívejme se postupně na každou z nich.

Lepší materiál

Jednou z překážek menších tranzistorů je prostě zmenšující se počet atomů. 7nm tranzistor má komponenty, které mají pouze asi 35 atomů křemíku. Aby proud mohl proudit, elektrony musí fyzicky skočit z orbitálu jednoho atomu na druhý. V čistém křemíkovém oplatku, jak se tradičně používá, je těžké nebo nemožné získat dostatečný proud, který protéká tak malým počtem atomů.

K vyřešení tohoto problému IBM musela opustit čistý křemík ve prospěch použití slitiny křemíku a germania. To má klíčovou výhodu: zvyšuje takzvanou „elektronovou motilitu“ - schopnost elektronů protékat materiálem. Křemík začíná špatně fungovat v měřítku 10 nanometrů, což je jeden z důvodů, proč se úsilí o vývoj procesorů 10 nm zastavilo. Přidání germania přeskočí tuto bariéru.

Jemnější leptání

Je zde také otázka, jak vlastně tvarujete objekty, které jsou malé. Cesta počítačové procesory 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 jsou vyráběny pomocí extrémně výkonných laserů a různých optik a vzorníků k vyřezávání drobných funkcí. Omezení je zde vlnová délka světla, což omezuje, jak jemně můžeme leptat vlastnosti.

Výroba čipů se dlouhodobě stabilizovala pomocí argon-fluoridového laseru s vlnovou délkou 193 nanometrů. Možná si všimnete, že je to o dost větší než 14 nanometrových funkcí, které jsme leptali. Naštěstí délka vlny není pevným limitem rozlišení. Ke zvýšení přesnosti je možné použít interference a další triky. Výrobcům čipů však docházejí chytré nápady a nyní je třeba provést zásadní změnu.

IBM převzala tuto myšlenku použít světelný zdroj EUV (Extreme Ultra Violet) s vlnovou délkou pouhých 13,5 nanometrů. Toto, použitím podobných triků, jaké jsme použili s argon-fluoridem, by nám mělo poskytnout leptací rozlišení jen pár nanometrů s větším vývojem.

Bohužel to také vyžaduje vyhodit většinu toho, co víme o výrobě čipů, stejně jako většinu technologická infrastruktura se pro ni vyvinula, jeden z důvodů, proč tato technologie trvalo tak dlouho, než se do ní dostala vlastní.

Tato technologie otevírá dveře k pokračování ve vývoji Mooreova zákona až k kvantovému limitu - k okamžiku, kdy Kvantová nejistota kolem polohy elektronu je větší než samotný tranzistor, což způsobuje, že se procesorové prvky chovají náhodně. Odtamtud, skutečně nová technologie Kvantové počítače: konec kryptografie?Kvantová výpočetní technika jako nápad již nějakou dobu existuje - teoretická možnost byla původně zavedena v roce 1982. V posledních několika letech se toto pole blíží praktičnosti. Přečtěte si více bude muset posunout výpočetní techniku ​​dále.

Dalších pět let výroby čipů

Intel se stále snaží vyrábět životaschopný 10nm procesor. Není vyloučeno, že koalice IBM je dokázala porazit. Pokud k tomu dojde, bude to znamenat, že se rovnováha výkonu v polovodičovém průmyslu konečně posunula od Intelu.

Budoucnost Mooreova zákona je nejistá. Nicméně příběh končí, bude to bouřlivé. Království bude vyhráno a prohráno. Až se usadí veškerý prach, bude zajímavé sledovat, kdo se nahoře zvedne. A v krátkém časovém horizontu je příjemné vědět, že nezastavitelný pochod lidského pokroku se nevytrhne alespoň dalších několik let.

Jste nadšeni z rychlejších čipů? Bojíte se konce Mooreova zákona? Dejte nám vědět v komentářích!

Obrazové kredity: počítačový mikročip přes Shutterstock, "Silikon Croda", "Argon-iontový laser," „Logotyp Intel,“ od Wikimedia