Kiedy prawo Moore'a dobiegnie końca 3 alternatywy dla krzemowych żetonów

Nowoczesne komputery są naprawdę niesamowite, z biegiem lat doskonalą się. Jednym z wielu powodów, dla których tak się stało, jest lepsza moc przetwarzania. Co około 18 miesięcy liczba tranzystorów, które można umieścić na krzemowych układach scalonych w układach scalonych, podwaja się.

Jest to znane jako prawo Moore'a i był trendem zauważonym przez współzałożyciela Intela Gordona Moore'a w 1965 roku. Z tego powodu technologia była tak szybko rozwijana.

Czym dokładnie jest prawo Moore'a?

Prawo Moore'a Co to 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… to spostrzeżenie, że w miarę jak chipy komputerowe stają się szybsze i bardziej energooszczędne, a jednocześnie coraz tańsze w produkcji. Jest to jedno z wiodących przepisów dotyczących postępu w inżynierii elektronicznej, które obowiązuje od dziesięcioleci.

Pewnego dnia jednak prawo Moore'a dobiegnie końca. Chociaż od kilku lat mówi się nam o zbliżającym się końcu, prawie na pewno zbliża się do ostatnich etapów w obecnym klimacie technologicznym.

Prawdą jest, że procesory są coraz szybsze, tańsze i mają na sobie więcej tranzystorów. Jednak z każdą kolejną iteracją układu komputerowego wzrost wydajności jest mniejszy niż kiedyś.

Podczas gdy nowsze jednostki centralnego przetwarzania 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! (Procesory) mają lepszą architekturę i specyfikacje techniczne, usprawnienia codziennych czynności związanych z komputerem kurczą się i występują wolniej.

Dlaczego prawo Moore'a ma znaczenie?

Kiedy prawo Moore'a w końcu to zrobi “koniec,” chipy krzemowe nie zmieszczą dodatkowych tranzystorów. Oznacza to, że w celu dalszego postępu technologicznego i wprowadzenia innowacji nowej generacji konieczne będzie zastąpienie obliczeń opartych na krzemie.

Ryzyko polega na tym, że prawo Moore'a ulega pewnej śmierci bez zastępstwa. Jeśli tak się stanie, postęp technologiczny, jaki znamy, może zostać zatrzymany martwy.

Potencjalne zamiany krzemowych układów komputerowych

Ponieważ postęp technologiczny kształtuje nasz świat, obliczenia oparte na krzemie szybko zbliżają się do swoich granic. Współczesne życie zależy od krzemowych układów półprzewodnikowych, które zasilają naszą technologię - od komputerów po smartfony, a nawet sprzęt medyczny - i można je włączać i wyłączać.

Ważne jest, aby wiedzieć, że układy krzemowe nie są jeszcze „martwe” jako takie. Raczej są daleko poza szczytem wydajności. To nie znaczy, że nie powinniśmy myśleć o tym, co może je zastąpić.

Komputery i technologia przyszłości będą musiały być bardziej zwinne i niezwykle wydajne. Aby to osiągnąć, potrzebujemy czegoś znacznie lepszego niż obecne układy komputerowe na bazie krzemu. Są to trzy potencjalne zamienniki:

1. Obliczenia kwantowe

Google, IBM, Intel i cała masa mniejszych firm rozpoczynających wyścig dążą do dostarczenia pierwszych komputerów kwantowych. Komputery te, dzięki sile fizyki kwantowej, zapewnią niewyobrażalną moc przetwarzania dostarczaną przez „kubity”. Te kubity są znacznie potężniejsze niż tranzystory krzemowe.

Zanim jednak potencjał obliczeń kwantowych zostanie uwolniony, fizycy muszą pokonać wiele przeszkód. Jedną z tych przeszkód jest wykazanie, że maszyna kwantowa jest doskonała, ponieważ jest lepsza w wykonywaniu określonego zadania niż zwykły układ komputerowy.

2. Grafen i nanorurki węglowe

Odkryty w 2004 r. Grafen jest naprawdę rewolucyjnym materiałem Co to jest grafen? 7 sposobów, aby wkrótce zrewolucjonizować technologię Czym jest grafen? 7 sposobów, aby wkrótce zrewolucjonizować technologię W ciągu ostatnich kilku lat wiele się mówiło o grafenie. Ale co to dokładnie jest? I dlaczego ludzie są tak podekscytowani? Dlaczego powinno Cię to obchodzić? która zdobyła za nią zespół Nagrodę Nobla.

Jest niezwykle silny, może przewodzić prąd i ciepło, ma grubość jednego atomu z sześciokątną strukturą sieci i jest dostępny w obfitości. Jednak może upłynąć wiele lat, zanim grafen będzie dostępny do produkcji komercyjnej.

Jednym z największych problemów stojących przed grafenem jest fakt, że nie można go używać jako przełącznika. W przeciwieństwie do krzemowych półprzewodników, które mogą być włączane lub wyłączane przez prąd elektryczny - generuje to kod binarny, zera i te, które powodują, że komputery pracują grafenem, nie mogą.

Oznaczałoby to, że na przykład komputerów opartych na grafenie nigdy nie można wyłączyć.

Nanorurki grafenowe i węglowe są wciąż bardzo nowe. Podczas gdy chipy komputerowe na bazie krzemu opracowywane są od dziesięcioleci, odkrycie grafenu ma zaledwie 14 lat. Jeśli grafen ma zastąpić krzem w przyszłości, pozostaje wiele do zrobienia.

Mimo to jest to niewątpliwie najbardziej idealny zamiennik układów scalonych na bazie krzemu. Pomyśl o składanych laptopach, superszybkich tranzystorach, telefonach, których nie da się zepsuć. Wszystko to i więcej jest teoretycznie możliwe w przypadku grafenu.

3. Logika nanomagnetyczna

Grafen i obliczenia kwantowe wyglądają obiecująco, ale również nanomagnesy. Nanomagnesy wykorzystują logikę nanomagnetyczną do przesyłania i obliczania danych. Robią to za pomocą bistabilnych stanów magnetyzacji, które są litograficznie przymocowane do architektury komórkowej obwodu.

Logika nanomagnetyczna działa w taki sam sposób jak tranzystory krzemowe, ale zamiast włączania i wyłączania tranzystorów w celu utworzenia kodu binarnego, robi to przełączanie stanów magnesowania. Za pomocą interakcji dipol-dipol - interakcja między biegunem północnym i południowym każdego magnesu - ta informacja binarna może być przetwarzana.

Ponieważ logika nanomagnetyczna nie opiera się na prądzie elektrycznym, zużycie energii jest bardzo niskie. Dzięki temu są idealnym zamiennikiem, jeśli wziąć pod uwagę czynniki środowiskowe.

Która wymiana chipa krzemowego jest najbardziej prawdopodobna?

Obliczenia kwantowe, grafen i logika nanomagnetyczna są obiecującymi rozwiązaniami, z których każdy ma swoje zalety i wady.

Pod względem tego, który jest obecnie liderem, jest nanomagnesy. Ponieważ obliczenia kwantowe wciąż są jedynie teorią i praktycznymi problemami, z którymi boryka się grafen, obliczenia nanomagnetyczne wydają się być najbardziej obiecującym następcą układów opartych na krzemie.

Jednak przed nami jeszcze długa droga. Prawo Moore'a i krzemowe układy komputerowe są nadal aktualne i może upłynąć dekady, zanim będziemy potrzebować wymiany. Do tego czasu, kto wie, co będzie dostępne IBM ujawnia rewolucyjny „mózg na chipie” IBM ujawnia rewolucyjny „mózg na chipie” Ogłoszony w zeszłym tygodniu przez artykuł w Science, „TrueNorth” to tak zwany „chip neuromorficzny” - chip komputerowy zaprojektowany do naśladowania neuronów biologicznych, do stosowania w inteligentnych systemach komputerowych takich jak Watson. . Być może technologia, która zastąpi obecne układy komputerowe, nie została jeszcze odkryta.