7 nm IBM Chip podwaja wydajność, potwierdza prawo Moore'a do 2018 roku

Prawo Moore'a jest jednym z cudów współczesnego życia, które wszyscy przyjmujemy za pewnik, takich jak sklepy spożywcze i stomatologia ze znieczuleniem.

Od 50 lat procesory komputerowe podwajają swoją wydajność. Jakie jest prawo Moore'a i co ma z tobą wspólnego? [MakeUseOf wyjaśnia] Co to jest prawo Moore'a i co ma z tobą wspólnego? [MakeUseOf wyjaśnia] Pech nie ma nic wspólnego z prawem Moore'a. Jeśli masz takie skojarzenie, mylisz je z Prawem Murphy'ego. Jednak nie byłeś daleko, ponieważ prawo Moore'a i prawo Murphy'ego… za dolara na centymetr kwadratowy co 1-2 lata. Ten wykładniczy trend wziął nas z 500 flopów ENIAC (operacje zmiennoprzecinkowe na sekundę) do około 54 petaflopów dla najmocniejszego obecnie superkomputera, Tianhe-2. To około dziesięciokilionowa poprawa krotności, znacznie poniżej stulecia. To niewiarygodne, jak się wydaje.

To osiągnięcie dzieje się tak niezawodnie, tak długo, że stało się przyziemną prawdą o komputerach.

Przyjmujemy to za pewnik.

Dlatego jest tak przerażający, że w najbliższej przyszłości wszystko może się zatrzymać. Szereg podstawowych fizycznych ograniczeń jest zbieżnych, aby położyć kres postępowi tradycyjnych krzemowych układów komputerowych. Chociaż istnieje teoretyczna technologia obliczeniowa Najnowsza technologia komputerowa, którą musisz zobaczyć, aby uwierzyć Najnowsza technologia komputerowa, którą musisz zobaczyć, aby uwierzyć Sprawdź niektóre z najnowszych technologii komputerowych, które mają zmienić świat elektroniki i komputerów w ciągu najbliższych kilku lat . które mogłyby rozwiązać niektóre z tych problemów, faktem jest, że postęp obecnie zwalnia. Dni wykładniczych ulepszeń komputerów mogą się już kończyć.

Ale jeszcze nie do końca.

Nowy przełom od IBM pokazuje, że prawo Moore'a wciąż ma nogi. Grupa badawcza pod przewodnictwem firmy pokazała prototyp procesora z elementami tranzystora o szerokości zaledwie 7 nanometrów. Jest to połowa wielkości (i czterokrotność wydajności) obecnej technologii 14 nanometrów, wypychając upadek prawa Moore'a do co najmniej 2018 r..

Jak więc osiągnięto ten przełom? A kiedy możesz spodziewać się, że zobaczysz tę technologię na prawdziwych urządzeniach?

Stare atomy, nowe sztuczki

Nowy prototyp nie jest chipem produkcyjnym, ale został wyprodukowany przy użyciu komercyjnie skalowalnych technik, które mogą wejść na rynek w ciągu najbliższych kilku lat (plotka głosi, że IBM chciałby, aby ten chip miał premierę w latach 2017-2018. Prototyp to produkt IBM / SUNY, laboratorium badawczego IMB, które współpracowało z State University of New York. Wiele firm i grup badawczych współpracowało przy projekcie, w tym SAMSUNG i Global Foundries, firma, którą IBM płaci około 1,3 miliarda dolarów, aby wziąć nad jego nierentownym skrzydłem do produkcji wiórów.

Zasadniczo zrobiła grupa badawcza IBM dwie kluczowe poprawki umożliwiło to: opracowanie lepszego materiału i opracowanie lepszego procesu trawienia. Każdy z nich pokonuje główną barierę w rozwoju gęstszych procesorów. Spójrzmy kolejno na każdą z nich.

Lepszy materiał

Jedną z barier dla mniejszych tranzystorów jest po prostu kurcząca się liczba atomów. Tranzystor 7 nm ma elementy o średnicy około 35 atomów krzemu. Aby prąd mógł płynąć, elektrony muszą fizycznie przeskakiwać z orbity jednego atomu na inny. W tradycyjnie stosowanym waflu z czystego krzemu trudno lub nie można uzyskać wystarczającego prądu, aby przepłynąć przez tak małą liczbę atomów.

Aby rozwiązać ten problem, IBM musiał zrezygnować z czystego krzemu na rzecz stopu krzemu i germanu. Ma to kluczową zaletę: zwiększa tzw “ruchliwość elektronów” - zdolność elektronów do przepływu przez materiał. Krzem zaczyna słabo funkcjonować w skali 10 nanometrów, co jest jednym z powodów wstrzymania wysiłków na rzecz opracowania procesorów 10 nm. Dodatek germanusa przeskakuje tę barierę.

Drobniejsze wytrawianie

Pozostaje również pytanie, w jaki sposób kształtujesz tak małe obiekty. Sposób, w jaki procesory komputerowe Czym jest procesor i co robi? Co to jest procesor i co robi? Akronimy komputerowe są mylące. Co to właściwie jest procesor? Czy potrzebuję procesora czterordzeniowego lub dwurdzeniowego? Co powiesz na AMD lub Intel? Jesteśmy tutaj, aby pomóc wyjaśnić różnicę! są wytwarzane przy użyciu niezwykle wydajnych laserów oraz różnych optyk i szablonów do wykreślania drobnych elementów. Ograniczeniem tutaj jest długość fali światła, która nakłada limit na to, jak dokładnie możemy wytrawiać cechy.

Przez długi czas wytwarzanie wiórów ustabilizowało się za pomocą lasera z argonem i fluorkiem o długości fali 193 nanometrów. Możesz zauważyć, że jest to nieco więcej niż cechy 14 nanometrów, którymi trawiliśmy. Na szczęście długość fali nie jest twardym ograniczeniem rozdzielczości. Można użyć interferencji i innych sztuczek, aby uzyskać większą precyzję. Jednak twórcom chipów zabrakło sprytnych pomysłów i teraz konieczna jest poważna zmiana.

IBM przyjął ten pomysł polegający na zastosowaniu źródła światła EUV (Extreme Ultra Violet) o długości fali zaledwie 13,5 nanometra. To, używając podobnych sztuczek do tych, które stosowaliśmy z argonem i fluorem, powinno dać nam wytrawioną rozdzielczość zaledwie kilku nanometrów z większym rozwojem.

Niestety wymaga to również wyrzucenia większości tego, co wiemy o wytwarzaniu mikroukładów, a także większości opracowanej dla niego infrastruktury technologicznej, co jest jednym z powodów, dla których technologia zajęła tak wiele czasu.

Technologia ta otwiera drzwi do kontynuowania rozwoju prawa Moore'a aż do granicy kwantowej - punktu, w którym niepewność kwantowa wokół pozycji elektronu jest większa niż sam tranzystor, powodując losowe działanie elementów procesora. Stamtąd naprawdę nowa technologia Komputery kwantowe: koniec kryptografii? Komputery kwantowe: koniec kryptografii? Informatyka kwantowa jako pomysł istnieje już od jakiegoś czasu - teoretyczna możliwość została pierwotnie wprowadzona w 1982 roku. W ciągu ostatnich kilku lat dziedzina ta była coraz bliższa praktyczności. będzie wymagane, aby dalej pchać komputery.

Następne pięć lat produkcji wiórów

Intel wciąż walczy o stworzenie żywotnego procesora 10 nm. Nie jest wykluczone, że koalicja IBM mogłaby ich pokonać. Jeśli tak się stanie, będzie to oznaczać, że równowaga sił w branży półprzewodników w końcu odeszła od Intela.

Przyszłość prawa Moore'a jest niepewna. Jednak historia się skończy, będzie burzliwa. Królestwa zostaną wygrane i utracone. Ciekawie będzie zobaczyć, kto skończy na szczycie, gdy opadnie cały kurz. I w krótkim okresie miło jest wiedzieć, że niemożliwy do powstrzymania marsz ludzkiego postępu nie będzie trwał przez co najmniej kilka kolejnych lat.

Czy jesteś podekscytowany szybszymi żetonami? Martwisz się o koniec prawa Moore'a? Daj nam znać w komentarzach!

Kredyty obrazkowe: mikroczip komputerowy za pośrednictwem Shutterstock, “Silicon Croda”, “Laser argonowo-jonowy,” “Logotyp Intel,” autor: Wikimedia