211service.com
Najmniejszy tranzystor na świecie jest fajny, ale nie uratuje prawa Moore'a
Prawo Moore'a stoi w miejscu w obliczu fizycznych ograniczeń tego, co można zrobić z krzemem. Teraz nowy rodzaj konstrukcji tranzystora obiecuje, że utrzyma go przy życiu trochę dłużej, chociaż przemysł chipowy już planuje sposoby radzenia sobie, gdy w końcu zacznie działać.
Problemem, przed jakim stoi obecnie projektowanie chipów, jest niestety sama fizyka. Przy użyciu krzemu niemożliwe jest stworzenie tranzystora, w którym bramka — część tranzystora, która włącza się i wyłącza w celu kontrolowania przepływu elektronów — jest mniejsza niż siedem nanometrów. Zmniejsz je, a elektrony mogą przemieszczać się między tranzystorami w procesie znanym jako tunelowanie kwantowe, co oznacza, że tranzystor w stanie wyłączonym może zostać nieoczekiwanie włączony, nawet jeśli nie powinien.
To nakłada teoretyczne ograniczenie na prawo Moore'a – ideę, że liczba tranzystorów, które można zmieścić w chipie, podwaja się co około dwa lata. Ale teraz naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory, kierowanego przez poprzedniego TR Innovator Under 35 Ali Javey, zbudowali coś, co uważa się za najmniejszy działający tranzystor na świecie.
Ali Javey (po lewej) i Sujay Desai stworzyli najmniejszy na świecie tranzystor.
Publikowanie swojego osiągnięcia w Nauka naukowcy wyjaśniają, że urządzenie zostało zbudowane przy użyciu nanorurek węglowych i dwusiarczku molibdenu, tworząc tranzystor o długości bramki zaledwie jednego nanometra. To imponujące osiągnięcie i – przynajmniej teoretycznie – oznacza, że można by wcisnąć do chipa znacznie więcej małych przełączników niż kiedykolwiek można by osiągnąć za pomocą krzemu. W pewnym kontekście, obecne najnowocześniejsze chipy wykorzystują tranzystory z 14-nanometrową bramką, a 10-nanometrowe chipy są w przygotowaniu.
Wynik jest jednak tylko dowodem koncepcji — daleko od opłacalnego produktu. Przekształcenie tych nanorurek w procesor wymagałoby niezawodnego utworzenia miliardów przełączników na jednym chipie. To może być możliwe, ale może też być paraliżująco drogie.
Rzeczywiście, przemysł chipowy już przyznał, że jest przygotowany na to, by tranzystory przestały się kurczyć. Na początku tego roku stowarzyszenie Semiconductor Industry Association – składające się z firm takich jak Intel, AMD i Global Foundries – opublikowało raport, w którym zapowiedział, że do 2021 r. dalsze zmniejszanie rozmiaru tranzystorów krzemowych nie będzie opłacalne ekonomicznie. Zamiast tego wygląda na to, że żetony będą się zmieniać na różne sposoby.
Już teraz widzimy pęknięcie branży procesorowej, odchodząc od superszybkiego, wszechstronnego sprzętu w kierunku bardziej wyspecjalizowanych chipów. W tym celu Intel niedawno kupił Movidius, firmę produkującą chipy dedykowane do zadań widzenia komputerowego. Tymczasem Nvidia sprzedaje wyspecjalizowane chipy AI branży, która chce wykorzystać uczenie maszynowe.
Bardziej wydajne konstrukcje chipów pomogą również zwiększyć prędkość obliczeniową przy niższym zużyciu energii. Zarówno Microsoft, jak i Intel pracują nad wykorzystaniem rekonfigurowalnych chipów znanych jako FPGA, aby na przykład efektywniej uruchamiać algorytmy sztucznej inteligencji. A japońska firma telekomunikacyjna i internetowa SoftBank niedawno nabyła brytyjskiego projektanta chipów ARM dla swoich niewiarygodnie udanych chipów o niskim poborze mocy, które zapewnią moc obliczeniową dla rosnącego zbioru sprzętu Internetu rzeczy.
Mniej wyspecjalizowane procesory prawdopodobnie zmienią kształt, aby zwiększyć moc obliczeniową. Na przykład chipy będą coraz częściej wykorzystywać wiele warstw obwodów w celu zwiększenia gęstości tranzystorów. A może po prostu zmniejszą się, korzystając z przełomu Berkeley Lab, aby osiągnąć te same cele.
(Czytaj więcej: Nauka Producenci chipów przyznają, że tranzystory niedługo przestaną się kurczyć, prawo Moore'a nie żyje. Co teraz? Wykup ARM za 32 miliardy dolarów to gigantyczny zakład na Internet rzeczy, Intel kupuje firmę, która daje maszynom „potężny wzrok”, człowiek sprzedający łopaty w gorączce złota z uczeniem maszynowym, wykup ARM za 32 miliardy dolarów to gigantyczny zakład w Internecie Rzeczy )