Reklama

Nowoczesne komputery są naprawdę niesamowite, z biegiem lat doskonalą się. Jednym z wielu powodów, dla których tak się stało, jest lepsza moc przetwarzania. Co około 18 miesięcy liczba tranzystorów, które można umieścić na krzemowych układach scalonych w układach scalonych, podwaja się.

Jest to znane jako prawo Moore'a i był trendem zauważonym przez współzałożyciela Intela Gordona Moore'a w 1965 roku. Z tego powodu technologia jest tak szybko napędzana.

Czym dokładnie jest prawo Moore'a?

Prawo Moore'a Jakie jest prawo Moore'a i co ma z tobą wspólnego? [MakeUseOf wyjaśnia]Pech nie ma nic wspólnego z prawem Moore'a. Jeśli masz takie skojarzenie, mylisz je z Prawem Murphy'ego. Nie byliście jednak daleko, ponieważ prawo Moore'a i prawo Murphy'ego ... Czytaj więcej jest obserwacją, że w miarę jak chipy komputerowe stają się szybsze i bardziej energooszczędne, a jednocześnie coraz tańsze w produkcji. Jest to jedno z wiodących przepisów dotyczących postępu w inżynierii elektronicznej, które obowiązuje od dziesięcioleci.

instagram viewer

Pewnego dnia jednak prawo Moore'a dobiegnie końca. Chociaż od kilku lat mówi się nam o zbliżającym się końcu, prawie na pewno zbliża się do ostatnich etapów w obecnym klimacie technologicznym.

układ scalony

Prawdą jest, że procesory są coraz szybsze, tańsze i mają na sobie więcej tranzystorów. Jednak z każdą kolejną iteracją układu komputerowego wzrost wydajności jest mniejszy niż kiedyś.

Chociaż nowszy Centralne jednostki przetwarzania Co to jest procesor i co robi?Akronimy komputerowe są mylące. Co to właściwie jest procesor? Czy potrzebuję procesora czterordzeniowego lub dwurdzeniowego? Co powiesz na AMD lub Intel? Jesteśmy tutaj, aby pomóc wyjaśnić różnicę! Czytaj więcej (Procesory) mają lepszą architekturę i specyfikacje techniczne, usprawnienia codziennych czynności związanych z komputerem kurczą się i występują wolniej.

Dlaczego prawo Moore'a ma znaczenie?

Kiedy prawo Moore'a w końcu się „skończy”, chipy krzemowe nie zmieszczą dodatkowych tranzystorów. Oznacza to, że w celu dalszego postępu technologicznego i wprowadzenia innowacji nowej generacji konieczne będzie zastąpienie obliczeń opartych na krzemie.

Ryzyko polega na tym, że prawo Moore'a ulega pewnej śmierci bez zastępstwa. Jeśli tak się stanie, postęp technologiczny, jaki znamy, może zostać zatrzymany martwy.

Potencjalne zamiany krzemowych układów komputerowych

Ponieważ postęp technologiczny kształtuje nasz świat, obliczenia oparte na krzemie szybko zbliżają się do swoich granic. Współczesne życie zależy od krzemowych układów półprzewodnikowych, które zasilają naszą technologię - od komputerów po smartfony, a nawet sprzęt medyczny - i można je włączać i wyłączać.

Ważne jest, aby wiedzieć, że układy krzemowe nie są jeszcze „martwe” jako takie. Raczej są daleko poza szczytem wydajności. To nie znaczy, że nie powinniśmy myśleć o tym, co może je zastąpić.

Komputery i przyszłe technologie będą musiały być bardziej zwinne i niezwykle wydajne. Aby to osiągnąć, potrzebujemy czegoś znacznie lepszego niż obecne układy komputerowe na bazie krzemu. Są to trzy potencjalne zamienniki:

1. Obliczenia kwantowe

Google, IBM, Intel i cała masa mniejszych firm rozpoczynających działalność startują w wyścigu o dostarczenie pierwsze komputery kwantowe. Komputery te, dzięki mocy fizyki kwantowej, zapewnią niewyobrażalną moc przetwarzania dostarczaną przez „kubity”. Te kubity są znacznie potężniejsze niż tranzystory krzemowe.

Zanim jednak potencjał obliczeń kwantowych zostanie uwolniony, fizycy muszą pokonać wiele przeszkód. Jedną z tych przeszkód jest wykazanie, że maszyna kwantowa jest najwyższa, ponieważ lepiej wykonuje określone zadanie niż zwykły układ komputerowy.

2. Nanorurki grafenowe i węglowe

Odkryty w 2004 r. grafen to naprawdę rewolucyjny materiał Co to jest grafen? 7 sposobów, aby wkrótce zrewolucjonizować technologięW ciągu ostatnich kilku lat dużo mówi się o grafenie. Ale co to dokładnie jest? I dlaczego ludzie są tak podekscytowani? Dlaczego powinno Cię to obchodzić? Czytaj więcej która zdobyła za nią zespół Nagrodę Nobla.

Jest niezwykle silny, może przewodzić prąd i ciepło, ma grubość jednego atomu z heksagonalną strukturą sieci i jest dostępny w obfitości. Jednak może upłynąć wiele lat, zanim grafen będzie dostępny do produkcji komercyjnej.

Jednym z największych problemów stojących przed grafenem jest fakt, że nie można go używać jako przełącznika. W przeciwieństwie do krzemowych półprzewodników, które mogą być włączane lub wyłączane przez prąd elektryczny - generuje to kod binarny, zera i te, które powodują, że komputery działają - grafen nie może.

Oznaczałoby to, że na przykład komputerów opartych na grafenie nigdy nie można wyłączyć.

Sześciokątna struktura grafenu

Nanorurki grafenowe i węglowe są wciąż bardzo nowe. Podczas gdy chipy komputerowe na bazie krzemu opracowywane są od dziesięcioleci, odkrycie grafenu ma zaledwie 14 lat. Jeśli grafen ma zastąpić krzem w przyszłości, pozostaje wiele do zrobienia.

Mimo to jest to niewątpliwie najbardziej idealny zamiennik układów scalonych na bazie krzemu. Pomyśl o składanych laptopach, superszybkich tranzystorach, telefonach, których nie da się zepsuć. Wszystko to i więcej jest teoretycznie możliwe w przypadku grafenu.

3. Logika nanomagnetyczna

Grafen i obliczenia kwantowe wyglądają obiecująco, ale także nanomagnesy. Nanomagnesy wykorzystują logikę nanomagnetyczną do przesyłania i obliczania danych. Robią to za pomocą bistabilnych stanów magnetyzacji, które są litograficznie przymocowane do architektury komórkowej obwodu.

Logika nanomagnetyczna działa tak samo jak tranzystory krzemowe, ale zamiast się włączać i poza tranzystorami, aby utworzyć kod binarny, robi to przełączanie stanów magnetyzacji to. Za pomocą interakcji dipol-dipol - interakcji między biegunem północnym i południowym każdego magnesu - można przetwarzać te informacje binarne.

Ponieważ logika nanomagnetyczna nie opiera się na prądzie elektrycznym, zużycie energii jest bardzo niskie. Dzięki temu są idealnym zamiennikiem, jeśli wziąć pod uwagę czynniki środowiskowe.

Która wymiana chipa krzemowego jest najbardziej prawdopodobna?

Obliczenia kwantowe, grafen i logika nanomagnetyczna są obiecującymi rozwiązaniami, z których każdy ma swoje zalety i wady.

Pod względem tego, który jest obecnie liderem, jest nanomagnesy. Ponieważ obliczenia kwantowe wciąż są jedynie teorią i praktycznymi problemami, z którymi boryka się grafen, obliczenia nanomagnetyczne wydają się być najbardziej obiecującym następcą układów opartych na krzemie.

Jednak przed nami jeszcze długa droga. Prawo Moore'a i krzemowe układy komputerowe są nadal aktualne i może upłynąć dekady, zanim będziemy potrzebować wymiany. Do tego czasu, kto wie, co będzie dostępne IBM ujawnia rewolucyjny „mózg na chipie”Ogłoszony w zeszłym tygodniu w artykule w Science „TrueNorth” to tak zwany „chip neuromorficzny” - chip komputerowy zaprojektowany do naśladowania neuronów biologicznych, do stosowania w inteligentnych systemach komputerowych takich jak Watson. Czytaj więcej . Być może technologia, która zastąpi obecne układy komputerowe, nie została jeszcze odkryta.

Luke jest absolwentem prawa i niezależnym pisarzem technologii z Wielkiej Brytanii. Zajmując się technologią od najmłodszych lat, jego główne zainteresowania i obszary specjalizacji obejmują cyberbezpieczeństwo i nowe technologie, takie jak sztuczna inteligencja.