Performanse IBM-ovih čipova od 7 nm, dokazuju Mooreov zakon kroz 2018. godinu

Mooreov zakon jedno je od onih čuda modernog života koje svi uzimamo zdravo za gotovo, poput trgovina prehrambenih proizvoda i stomatologije s anestezijom.

Već 50 godina računalni procesori udvostručuju svoju izvedbu Što je Mooreov zakon i što ima veze s vama? [MakeUseOf objašnjava] Što je Mooreov zakon i kakve to veze ima s vama? [MakeUseOf objašnjava] Loša sreća nema nikakve veze s Mooreovim zakonom. Ako je to udruga koju ste imali, to miješate s Murphyjevim zakonom. Međutim, niste bili daleko jer Mooreov zakon i Murphyjev zakon ... po dolaru po kvadratnom centimetru svake 1-2 godine. Ovaj eksponencijalni trend odveo nas je od ENIAC-ovih 500 flopova (operacije s pomičnim zarezom u sekundi) do oko 54 petaflopa za najmoćniji superračunalo danas, Tianhe-2. To je otprilike deset milijardi bilijuna puta, za manje od jednog stoljeća. To je nevjerojatno prema bilo kome računa.

To se dostignuće tako dugo događalo da je postalo svakodnevnom istinom o računanju.

Uzimamo zdravo za gotovo.

Zbog čega je toliko zastrašujuće da bi se sve moglo uskoro zaustaviti. Brojna temeljna fizička ograničenja konvergiraju se kako bi zaustavili napredovanje tradicionalnih silikonskih računalnih čipova. Iako postoji teorijska računalna tehnologija Najnovija računalna tehnologija koju trebate vidjeti da biste vjerovali Najnovija računalna tehnologija koju morate vidjeti da biste vjerovali Provjerite neke od najnovijih računalnih tehnologija koje su postavljene da transformišu svijet elektronike i računala u sljedećih nekoliko godina , koji bi mogli riješiti neke od ovih problema, ostaje činjenica da se napredak trenutno usporava. Dani eksponencijalno poboljšanih računala mogli bi se bližiti kraju.

Ali još ne sasvim.

Novo otkriće IBM-a pokazuje da Mooreov zakon i dalje ima noge. Istraživačka skupina na čelu s tvrtkom pokazala je prototip za procesor s komponentama tranzistora širine samo 7 nanometara. To je upola manje (i udvostručuje performanse) trenutne tehnologije od 14 nanometara, čime se Mooreov zakon gura najmanje do 2018. godine.

Pa kako je postignut taj proboj? A, kada možete očekivati ​​da ćete vidjeti ovu tehnologiju na pravim uređajima?

Stari atomi, novi trikovi

Novi prototip nije proizvodni čip, ali proizveden je komercijalno skalabilnim tehnikama koje bi mogle izaći na tržište u sljedećih nekoliko godina (priča se da bi IBM želio čip premijerno predstaviti u 2017. i 2018. Prototip je proizvod IBM / SUNY, istražnog laboratorija IMB-a koji je surađivao s Državnim sveučilištem u New Yorku. Na projektu su surađivale brojne tvrtke i istraživačke grupe, uključujući SAMSUNG i Global Foundries, tvrtku za koju IBM plaća oko 1,3 milijarde dolara kako bi uzeo preko krila za neprofitabilnu izradu čipova.

U osnovi, IBM je napravila istraživačku skupinu dva ključna poboljšanja što je omogućilo: razvijanje boljeg materijala i razvoj boljeg procesa jetkanja. Svaka od njih prevladava veliku prepreku razvoju gušćih procesora. Pogledajmo svako od njih zauzvrat.

Bolji materijal

Jedna od prepreka manjim tranzistorima je jednostavno sve manji broj atoma. 7nm tranzistor ima komponente koje su samo oko 35 atoma silicija. Da bi struja tekla, elektroni moraju fizički preskočiti iz orbitala jednog atoma u drugi. U čistoj silikonskoj pločici, kao što je to tradicionalno korišteno, teško je ili nemoguće dobiti dovoljnu struju koja će teći kroz tako mali broj atoma.

Da bi riješio taj problem, IBM je morao napustiti čisti silicij u korist korištenja legura silicija i germanija. To je ključna prednost: povećava tzv “pokretljivost elektrona” - sposobnost elektrona da teče kroz materijal. Silicij počinje slabo funkcionirati na skali od 10 nanometara, što je jedan od razloga što su napori na razvoju 10 nm procesora zastali. Dodatak germanija preskače ovu barijeru.

Kraće jetkanje

Tu je i pitanje kako zapravo oblikujete tako sitne predmete. Način na koji računalni procesori Što je CPU i što radi? Što je CPU i što radi? Računarne kratice su zbunjujuće. Što je CPU uopće? A trebam li četverojezgreni ili dvojezgreni procesor? Što kažete na AMD ili Intel? Tu smo da pomognemo objasniti razliku! proizvodi se pomoću izuzetno moćnih lasera i raznih optika i šablona za iscrtavanje sitnih značajki. Ograničenje je valna duljina svjetlosti, koja nameće ograničenje u kolikoj značajki možemo jetkati.

Dugo vremena se proizvodnja čepova stabilizirala pomoću argon fluoridnog lasera, duljine vala od 193 nanometara. Možda ćete primijetiti da je ovo prilično malo od 14 nanometar značajki s kojima smo je jetkanje. Srećom, dužina vala nije teško ograničenje u razlučivosti. Moguće je koristiti interferencije i druge trikove kako biste osigurali veću preciznost. Međutim, proizvođačima čipova ponestalo je pametnih ideja i sada je potrebna velika promjena.

IBM je preuzeo tu ideju za korištenje EUV izvora svjetlosti (Extreme Ultra Violet), valne duljine od samo 13,5 nanometara. To bi, koristeći slične trikove onima koje smo koristili s argon-fluoridom, trebalo da nam da rezoluciju jetkanja samo nekoliko nanometara s većim razvojem.

Nažalost, zahtijeva i izbacivanje većine onoga što znamo o proizvodnji čipova, kao i većinu tehnološke infrastrukture razvijene za to, jedan od razloga što je tehnologiji trebalo toliko vremena da uđe u svoje.

Ova tehnologija otvara vrata za nastavak razvoja Mooreovog zakona sve do kvantne granice - točke u kojoj je kvantna nesigurnost oko položaja elektrona veća od samog tranzistora, zbog čega se procesorski elementi ponašaju nasumično. Odatle doista nova tehnologija Quantum Computers: Kraj kriptografije? Kvantna računala: kraj kriptografije? Kvantno računarstvo kao ideja postoji već neko vrijeme - teorijska je mogućnost izvorno uvedena 1982. Tijekom posljednjih nekoliko godina polje se približilo praktičnosti. bit će potrebni za daljnje napredovanje računalstva.

Sljedećih pet godina izrade čipova

Intel se još uvijek bori s proizvodnjom održivih 10nm procesora. Ne dolazi u obzir da bi ih IBM-ova koalicija mogla pobijediti na udarce. Ako se to dogodi, to će značiti da se snaga snage u industriji poluvodiča konačno odmaknula od Intela.

Budućnost Mooreovog zakona je neizvjesna. Međutim, priča završi, bit će burna. Kraljevstva će biti osvojena i izgubljena. Bit će zanimljivo vidjeti tko se vrti na vrhu kad se sva prašina slegne. I, u kratkom roku, lijepo je znati da nezaustavljivi marš ljudskog napretka neće biti iscrpljujući još najmanje nekoliko godina.

Jeste li uzbuđeni zbog bržih čipsa? Zabrinuti zbog završetka Mooreovog zakona? Javite nam se u komentarima!

Slikovni krediti: mikročip računala putem Shutterstocka, “Silicijska Croda”, “Argon-jonski laser,” “Logotip Intel,” autor Wikimedia