Ako sa čipy zmenšujú, výrobcovia čipov skúmajú nové metódy a materiály.
Môžeme zarábať príjmy z produktov dostupných na tejto stránke a zúčastňovať sa pridružených programov. Uč sa viac >
Od začiatku počítačového veku sa mikročipy neustále zmenšujú na menšie a menšie veľkosti. Moorov zákon, formulovaný v roku 1965 spoluzakladateľom Intelu Gordonom Moorom, dnes pomerne presne predpovedá, že počet tranzistory, ktoré môžeme umiestniť na mikročip, sa zdvojnásobia každých 18 až 24 mesiacov, čím sa neustále zvyšuje rýchlosť počítača a efektívnosť. Mnohí počítačoví vedci a inžinieri sa však domnievajú, že čoskoro dosiahneme bod, kedy tradičné čipové obvody vyrobené z kremíka budú príliš mikroskopické na to, aby fungovali spoľahlivo.
Čo sa teda stane? Nikto si ešte nie je istý, ale výrobcovia čipov už robia kroky na zabezpečenie budúcnosti vývoja hardvéru. Tento týždeň, IBM oznámila plány vyčleniť 3 miliardy dolárov počas piatich rokov na výskum čipov. Zatiaľ čo celkové výdavky spoločnosti na výskum a vývoj zostanú rovnaké, je tu nové zameranie nielen na miniaturizácia obvodov na 7 nanometrov, ale aj výmena kremíkových čipov za alternatívne technológií.
Počítačový vedec z Georgia Tech Tom Conte pre _Popular Science_ hovorí, že 7-nanometrové tranzistory sú „v podstate veľké ako veľké atómy. Existuje veľa neznámych kvantových efektov“, ktoré sa nedajú kontrolovať, takže výrobcovia čipov nemôžu zaručiť spoľahlivú funkciu.
Intel môže v súčasnosti vyrábať tranzistory so šírkou 22 nanometrov a budúci rok plánuje ponúknuť 14 nanometrov. Moorov zákon vo všeobecnosti platí – už desaťročia zvyšujeme počet tranzistorov na čipoch. Ale podľa Conteho „už nejaký čas neprinášame žiadne veľké výhody“. Od roku 1994 do roku 1998 vzrástli maximálne rýchlosti procesora o 300 percent. V rokoch 2007 až 2011 sa tieto rýchlosti zvýšili len o 33 percent.
Conte predpovedá, že „dni kremíka sú spočítané. Dostali sme sa na miesto, kde musíme ustúpiť a prehodnotiť, ako navrhujeme počítače.“ Zdá sa, že IBM súhlasí. Ich nedávne oznámenie citovalo niekoľko rôznych rýchlo sa rozvíjajúcich technológií, ktoré by mohli viesť k prelomom vo vývoji čipov, vďaka čomu budú nielen menšie, ale aj efektívnejšie a spoľahlivejšie.
Jeden je kvantové výpočty, kde je cieľom zvýšiť operačné schopnosti počítača. Tradičné bity informácií majú hodnoty iba 0 alebo 1, ale kvantové bity môžu obsahovať hodnoty 0, 1 alebo obe súčasne, čo umožňuje systému spracovávať milióny výpočtov súčasne.
Ďalšou možnosťou je pokračovať neurosynaptické výpočty, ktorá využíva obvody, ktoré sú „založené na štruktúrach, ktoré vidíme v mozgu,“ hovorí Conte. Cieľom je prinútiť počítače emulovať určité procesy, v ktorých neurologické systémy vynikajú, ako je detekcia vzorov.
Nanofotonika (tiež známe ako kremíková fotonika) spracovávajú informácie skôr pomocou impulzov svetla ako elektrických signálov. IBM vo svojom oznámení vyjadrilo nádej, že nanofotonika by mohla poskytnúť „super diaľnicu pre veľké objemy údajov, ktoré sa budú presúvať vysokou rýchlosťou medzi počítačovými čipmi na serveroch“.
Súčasná štruktúra mikročipov môže tiež zostať rovnaká, s výnimkou kremíka. Uhlíkové nanorúrky – jednotlivé atómové listy uhlíka zvinuté do trubíc – údajne fungujú lepšie 10-krát rýchlejšie ako kremík a mohli by byť jednoduchou náhradou tranzistorového materiálu.
Žiadna z týchto technológií však neprešla dostatočným testovaním. Okrem toho niektorí odborníci zostávajú horlivo skeptickí, že kremík je dokonca na ceste von. „Na nič z toho by som nestavil ani dolár,“ hovorí počítačový vedec z MIT Srini Devadas. "Kvantové veci sú tak ďaleko," hovorí a neverí, že uhlíkové nanorúrky alebo nanofotonika by mohli v blízkej budúcnosti reálne konkurovať kremíku. Miniaturizácia tranzistorov sa pravdepodobne ešte výrazne spomalí, keď dosiahneme 7 nanometrov, ale Devadas verí, že stále existuje veľa priestoru na inovácie s použitím existujúcich materiálov. "Prečo jednoducho nevyvinúť variant kremíka, ktorý funguje?" pýta sa.
Devadas tiež poukazuje na to, že 3 miliardy dolárov, ktoré IBM prisľúbila, sú „malé arašidy“ v porovnaní s Stovky miliárd výrobcov čipov, ako sú IBM a Intel, už investujú do výskumu kremíka inovácie. Verí, že ako sa kremíkové tranzistory stále zmenšujú, ľudia túžia vidieť iné technológie ohlasujú „post-kremíkovú“ éru, vďaka čomu sa oznámenie IBM zdá významnejšie ako ono v skutočnosti je.
Bez ohľadu na to, ako sľubné sa ukážu byť iné technológie, je celkom jasné, že kremík tu zostane aspoň niekoľko nasledujúcich rokov. "Je to úradujúci," hovorí Devadas. "Nič iné nemôže konkurovať."
