Когда закон Мура заканчивается: 3 альтернативы кремниевым чипсам

Рекламное объявление

Современные компьютеры действительно удивительны и продолжают совершенствоваться с годами. Одна из многих причин, почему это произошло, заключается в улучшении вычислительной мощности. Каждые 18 месяцев или около того число транзисторов, которые можно разместить на кремниевых чипах в интегральных схемах, удваивается.

Это известно как закон Мура и было тенденцией, замеченной соучредителем Intel Гордоном Муром еще в 1965 году. Именно по этой причине технологии развивались такими быстрыми темпами.

Что такое закон Мура?

Закон Мура Что такое закон Мура и какое оно имеет отношение к вам? [MakeUseOf Объясняет]Неудача не имеет ничего общего с законом Мура. Если это была ваша ассоциация, вы путаете ее с законом Мерфи. Тем не менее, вы были недалеко, потому что закон Мура и закон Мерфи ... Подробнее Наблюдение заключается в том, что по мере того, как компьютерные чипы становятся быстрее и энергоэффективнее, производство становится дешевле. Это один из ведущих законов развития в области электронной техники, и он действует уже несколько десятилетий.

Однако однажды закон Мура придет к концу. Хотя нам уже говорили о предстоящем завершении в течение нескольких лет, оно почти наверняка приближается к своим заключительным этапам в нынешнем технологическом климате.

Это правда, что процессоры постоянно становятся быстрее, дешевле и имеют больше транзисторов. Однако с каждой новой итерацией компьютерного чипа производительность растет меньше, чем когда-либо.

Пока новее Центральные процессоры Что такое процессор и что он делает?Вычислительные сокращения сбивают с толку. Что такое процессор в любом случае? И нужен ли мне четырехъядерный или двухъядерный процессор? Как насчет AMD или Intel? Мы здесь, чтобы помочь объяснить разницу! Подробнее (ЦП) поставляются с улучшенной архитектурой и техническими характеристиками, улучшения для повседневной деятельности, связанной с компьютером, сокращаются и происходят медленнее.

Почему закон Мура имеет значение?

Когда закон Мура, наконец, «кончается», кремниевые чипы не приспособят дополнительные транзисторы. Это означает, что для дальнейшего развития технологий и внедрения инноваций следующего поколения необходимо будет заменить вычисления на кремниевой основе.

Риск заключается в том, что закон Мура приходит к своей кончине без замены. Если это произойдет, технический прогресс, какой мы его знаем, может быть остановлен.

Потенциальные замены кремниевых компьютерных чипов

По мере того, как технический прогресс формирует наш мир, вычисления на основе кремния быстро приближаются к своему пределу. Современная жизнь зависит от кремниевых полупроводниковых чипов, которые питают нашу технологию - от компьютеров до смартфонов и даже медицинского оборудования - и могут быть включены и выключены.

Важно знать, что кремниевые чипы еще не «мертвы» как таковые. Скорее, они далеко позади своего пика с точки зрения производительности. Это не значит, что мы не должны думать о том, что может их заменить.

Компьютеры и технологии будущего должны быть более гибкими и чрезвычайно мощными. Для этого нам понадобится нечто намного превосходящее современные компьютерные чипы на основе кремния. Это три потенциальные замены:

1. Квантовые вычисления

Google, IBM, Intel и целый ряд небольших начинающих компаний стремятся самые первые квантовые компьютеры. Эти компьютеры, благодаря силе квантовой физики, обеспечат невообразимую вычислительную мощность, обеспечиваемую «кубитами». Эти кубиты намного мощнее кремниевых транзисторов.

Однако, прежде чем потенциал квантовых вычислений может быть раскрыт, физикам предстоит преодолеть много препятствий. Одним из этих препятствий является демонстрация того, что квантовая машина является превосходной, лучше справляясь с определенной задачей, чем обычный компьютерный чип.

2. Графен и углеродные нанотрубки

Обнаружен в 2004 году, графен - действительно революционный материал Что такое графен? 7 способов, которыми это скоро изменит технологиюЗа последние несколько лет было много разговоров о графене. Но что именно? И почему люди так рады этому? Почему ты должен заботиться? Подробнее это выиграло команду позади этого Нобелевской премии.

Он чрезвычайно силен, он может проводить электричество и тепло, его толщина составляет один атом с гексагональной структурой решетки, и он доступен в изобилии. Однако могут пройти годы, прежде чем графен станет доступным для коммерческого производства.

Одна из самых больших проблем, с которыми сталкивается графен, заключается в том, что его нельзя использовать в качестве переключателя. В отличие от кремниевых полупроводников, которые могут включаться или выключаться электрическим током - это генерирует двоичный код, нули и единицы, которые заставляют компьютеры работать - графен не может.

Это будет означать, что компьютеры на основе графена, например, никогда не будут выключены.

Графен и углеродные нанотрубки все еще очень новы. В то время как компьютерные чипы на основе кремния разрабатывались десятилетиями, открытию графена всего 14 лет. Если в будущем графен заменит кремний, многое еще предстоит сделать.

Несмотря на это, это, несомненно, теоретически самая идеальная замена для чипов на основе кремния. Подумайте о складных ноутбуках, сверхбыстрых транзисторах, телефонах, которые невозможно сломать. Все это и многое другое теоретически возможно с графеном.

3. Наномагнитная логика

Графен и квантовые вычисления выглядят многообещающе, как и наномагниты. Наномагниты используют наномагнитную логику для передачи и вычисления данных. Они делают это с помощью бистабильных состояний намагниченности, которые литографически прикреплены к сотовой архитектуре схемы.

Наномагнитная логика работает так же, как кремниевые транзисторы, но вместо включения и от транзисторов для создания двоичного кода, это переключение состояний намагниченности, которые делают это. Используя диполь-дипольные взаимодействия - взаимодействие между северным и южным полюсом каждого магнита - эту двоичную информацию можно обработать.

Поскольку наномагнитная логика не зависит от электрического тока, потребление энергии очень низкое. Это делает их идеальной заменой, если принять во внимание факторы окружающей среды.

Какая замена кремниевого чипа наиболее вероятна?

Квантовые вычисления, графен и наномагнитная логика - все это многообещающие разработки, у каждого из которых есть свои достоинства и недостатки.

С точки зрения того, кто в настоящее время лидирует, тем не менее, это наномагниты. Поскольку квантовые вычисления по-прежнему представляют собой не что иное, как теорию и практические проблемы, с которыми сталкивается графен, наномагнитные вычисления выглядят как наиболее перспективный преемник схем на основе кремния.

Впрочем, впереди еще долгий путь. Закон Мура и компьютерные чипы на основе кремния по-прежнему актуальны, и могут пройти десятилетия, прежде чем нам понадобится замена. Тогда, кто знает что будет доступно IBM раскрывает революционный "мозг на чипе"Объявленный на прошлой неделе в статье в Science, «TrueNorth» - это то, что известно как «нейроморфный чип» - компьютерный чип, предназначенный для имитации биологических нейронов, для использования в интеллектуальных компьютерных системах, таких как Уотсон. Подробнее . Может случиться так, что технология, которая заменит текущие компьютерные чипы, еще не открыта.