Zpeněžujte své Blogy a Gadgety: Tipy pro Experty na SEO, Sociální Sítě a Affiliate Marketing

Budoucnost čipů po Moorově zákoně

Budoucnost čipů po Moorově zákoně

Dnes je již potvrzeným faktem, že svět tranzistorů, čipů a procesorů se v průběhu několika let drasticky změní. Moorův zákon, který 50 let určoval tempo rozvoje tohoto sektoru, je nyní na cestě k západu slunce a výrobci CPU dlouho hledali jedno nebo více možných řešení, aby nebyli přistiženi nepřipraveni. Většina studijních hypotéz a návrhů je obsažena vMezinárodní technologický plán pro polovodiče (ITRS), série dokumentů, které každoročně vytváří skupina odborníků v oblasti polovodičů.

Právě mezi stránkami této zprávy se obvykle objevují a znají trendy v oboru “co bude” z tranzistorů a čipů budoucnosti. Analýzy prováděné odborníky jsou totiž vždy poměrně přesné a dokážou i s velkým časovým odstupem předpovědět, jaký bude budoucí vývoj ve světě procesorů. Zároveň však jednotliví výrobci (resp. jejich konsorcia) také provádějí výzkum, aby vytvořili stále výkonnější a účinnější čipy (i z energetického hlediska) navzdory Moorovu zákonu.

Problémy Moorova zákona

Když mluvíme o „Moorově zákoně“, máme na mysli teorii, kterou v dubnu 1965 předložil Gordon E. Moore, tehdejší ředitel Laboratoře pro vývoj a výzkum Fairchild Semiconductor. Americký vědec, který analyzoval růstový trend z předchozích let, to předpokládal počet tranzistor přítomný v jediném čipu by se zdvojnásobil přibližně každých 18 měsíců. Předpověď, která platí i dnes, přestože od jejího prohlášení uplynulo 50 let.

Díky pokroku zaznamenanému v oblasti miniaturizace, který umožnil “zmáčknout” tranzistory do té míry, že jsem schopen vytisknout každý jeden 10 nanometrů o (jen pro upřesnění, jeden nanometr odpovídá jedné miliardtině metru). Po dosažení tohoto bodu je však stále obtížnější být schopen miniaturizovat součástky nezbytné pro fungování čipu (nejen tranzistory, ale i systémy odvodu tepla, spojení mezi různými součástkami atd.) navzdory Zdá se, že hlavní výrobci v tomto sektoru (různé Samsung, Intel, IBM a čínské značky) se připravují na 7 nanometrový výrobní proces, je jasné, že dny Moorova zákona jsou nyní sečteny.

Číst:  Jak zpeněžit svůj účet na Facebooku? Vyhrajte na fanpage a skupinách v roce 2024

Předpovědi zMezinárodní technologický plán pro polovodiče

Ve své nejnovější zprávě ITRS identifikuje dvě hlavní výzvy pro rozvoj odvětví čipů. Především od roku 2021 již nebude ekonomicky výhodné pokračovat ve zmenšování tranzistorů; a také ve světle tohoto hodnocení budou muset výrobci takového najít způsob, jak zajistit, že Moorův zákon bude i nadále platit navzdory skutečnosti, že tranzistory dosáhly (nebo téměř) svých fyzických limitů.

Ve skutečnosti, jak ukazují různé empirické analýzy, pokračování ve výrobě tranzistorů menších než 22 nanometrů vyžaduje stále rostoucí výrobní náklady. Za určitou hranicí by se to mohlo stát i neekonomickým, s výrobními náklady převyšujícími jakékoli zisky. To má také bezprostřední dopad na Moorův zákon: pokud výrobci nebudou ekonomicky motivováni k pokračování miniaturizace, zdvojnásobení počtu tranzistorů každý rok a půl bude nemožné.

ITRS samozřejmě také předkládá některé hypotézy o možných cestách, kterými se vydat, aby se dostal z tohoto druhu slepé uličky. A podle mezinárodních expertů je nejrychlejší cesta ta, která vede k? vrchol.

Vertikální čipy

Čipy uvnitř našich počítačů, smartphonů a dalších výpočetních zařízení jsou založeny na dvourozměrné architektuře. THE elektrické obvody na bázi tranzistorů jsou vytištěny na plátech křemíku vyznačující se “plochým” prodloužením. Tato architektura, která v současnosti představuje omezení pro rozvoj polovodičového sektoru, by mohla být brzy odložena. Podle expertů ITRS tranzistory budoucnosti budou založeny na a „Všeobecný design brány (doslova „Dveře všude kolem“), což umožní i spojení na třetí dimenzi. Čipy tedy dorostou do výšky, jako by to byly mrakodrapycož umožňuje zvýšit počet tranzistorů, které mohou být umístěny na stejném povrchu.

Číst:  Budoucnost elektronického papíru

Tato architektura však není bez problémů. Ve skutečnosti do roku 2024 budeme schopni odvádět teplo z nich trojrozměrné struktury bude to velmi složité, ne-li nemožné. V tomto případě bude jediným schůdným řešením zcela přehodnotit a přepracovat čipy a poskytnout tak „invazivnější“ a zároveň pronikavější systémy odvodu tepla. Jen tak přežije Moorův zákon ještě pár desítek let.

Nanolisty IBM a Samsung

Další, možná záchranná vesta pro Mooreův zákon je ta, kterou technici IBM a Samsungu údajně balí ve formě nanovrstvy (nanovrstva v angličtině). Toto řešení zahrnuje použití 5 nanometrového výrobního systému, schopného čtyřnásobný počet tranzistorů dnes přítomen uvnitř čipu, zlepšuje výkon a zároveň snižuje spotřebu elektrické energie.

Nanosheets, řešení vytvořené společnostmi IBM a Samsung

Miniaturizace byla možná díky a zásadní úprava dveří (nebo brána) tranzistorů, které umožňují připojení k ostatním součástem čipu a zajišťují, že proud může protékat z jednoho konce zařízení na druhý. THE brána z nanovrstvy „obklopují“ komunikační kanály používané uvnitř čipu a zajišťují tak lepší účinnost toku elektronů a tím i nižší spotřebu energie.

Nové architektury

V posledních letech se předpokládalo, že obejít limity Moorova zákona (tj. technologická nemožnost nadále zvyšovat počet tranzistorů přítomných v jediném procesoru), a následně vytvářet nové IT architektury které umožňují znásobit výpočetní výkon procesorů. Zejména dvě z těchto architektur se jeví jako nejslibnější, a to jak z hlediska výkonu, tak proveditelnosti: the kvantové čipy Ahoj neuromorfní čipy.

První jmenované mají potenciál být tisíckrát (ne-li milionkrát) výkonnější než normální křemíkové čipy a jsou v pokročilé fázi vývoje. Mezi ostatními Google, IBM A Intel Zdá se, že jsou to společnosti, které věří (a investují) do této technologie nejvíce: Big G, například, koupil startupy D-Wave a vytvořil prototypy kvantových počítačů s výkonem, který v současnosti dosahuje 50 qubitů (qubit je kvantový ekvivalent bitu a v současnosti se používá jako „měrná jednotka“ pro výpočetní výkon kvantových procesorů); Intel, přestože se ke „karavaně“ přidal jako jeden z posledních, již dosáhl vynikajících výsledků, když na CES 2018 představil 49 qubitový kvantový čip.

Číst:  Jak převést svůj profil Netflix na jiný účet

Neuromorfní čipyjak název napovídá, jsou procesory nové generace, které „napodobují“ fungování lidského mozku znásobit jejich možnosti výpočtu a zpracování dat. Neuromorfní CPU jsou tisíckrát účinnější než současné křemíkové čipy, v nichž vynikají rozpoznávání vzorů (rozpoznávání vzorů v angličtině), zvláště důležité odvětví v oblasti umělé inteligence a strojové učení.

Optimalizovaný výpočet

Alternativní cestou k předchozím, která si neklade za cíl vyvíjet nová CPU s inovativními strukturami, ale snaží se maximálně využít toho, co již současné čipy nabízejí, je cesta tzv. optimalizovaný výpočet. Tento přístup zahrnuje návrh a vytvoření „normálních“ křemíkových čipů, nicméně specializovaných na provádění určitého typu výpočtů. Pohybují se od procesorů FPGA (do kterých Microsoft investuje) až po čipy navržené speciálně pro umělou inteligenci (jako je Huawei Kirin 970 SoC a Apple A11) nebo pro hluboké učení (viz investice Google). To umožňuje výrazně zlepšit výkon procesorů založených na již dostupných technologiích, aniž by limity Moorova zákona představovaly bezprostřední problém.

Od společnosti Cultur-e