7 nm IBM Chip podwaja wydajność, potwierdza prawo Moore'a do 2018 roku

Reklama

Prawo Moore'a jest jednym z cudów współczesnego życia, które wszyscy przyjmujemy za pewnik, takich jak sklepy spożywcze i stomatologia ze znieczuleniem.

Od 50 lat są to procesory komputerowe podwojenie ich wydajności 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 za dolara na centymetr kwadratowy co 1-2 lata. Ten wykładniczy trend wziął nas z 500 flopów ENIAC (operacje zmiennoprzecinkowe na sekundę) do około 54 petaflopów dla najbardziej wydajnego dzisiejszego superkomputera, Tianhe-2. To około dziesięciokilionowa poprawa krotności, znacznie poniżej stulecia. To niewiarygodne, jeśli ktoś się liczy.

To osiągnięcie dzieje się tak niezawodnie, tak długo, że stało się przyziemną prawdą o komputerach.

Przyjmujemy to za pewnik.

Dlatego jest tak przerażający, że w najbliższej przyszłości wszystko może się zatrzymać. Szereg podstawowych fizycznych ograniczeń jest zbieżnych, aby położyć kres postępowi tradycyjnych krzemowych układów komputerowych. Chociaż jest

teoretyczna technologia komputerowa Najnowsza technologia komputerowa, którą musisz wierzyćSprawdź niektóre z najnowszych technologii komputerowych, które zmienią świat elektroniki i komputerów w ciągu najbliższych kilku lat. Czytaj więcej które mogłyby rozwiązać niektóre z tych problemów, faktem jest, że postęp obecnie zwalnia. Dni wykładniczych ulepszeń komputerów mogą się już kończyć.

Ale jeszcze nie do końca.

Nowy przełom od IBM pokazuje, że prawo Moore'a wciąż ma nogi. Grupa badawcza pod przewodnictwem firmy pokazała prototyp procesora z komponentami tranzystorowymi o szerokości zaledwie 7 nanometrów. Jest to połowa wielkości (i czterokrotnie większa wydajność) w porównaniu z obecną technologią 14 nanometrów, wypychając upadek prawa Moore'a do co najmniej 2018 r.

Jak więc osiągnięto ten przełom? A kiedy możesz spodziewać się, że zobaczysz tę technologię na prawdziwych urządzeniach?

Stare atomy, nowe sztuczki

Nowy prototyp nie jest chipem produkcyjnym, ale został wyprodukowany przy użyciu komercyjnie skalowalnych technik które mogą pojawić się na rynku w ciągu najbliższych kilku lat (plotka głosi, że IBM chciałby, aby chip miał swoją premierę 2017-2018. Prototyp jest produktem IBM / SUNY, laboratorium badawczego IMB, które współpracowało z State University of New York. Wiele firm i grup badawczych współpracowało przy projekcie, w tym SAMSUNG i Global Foundries, firma, którą jest IBM płacąc około 1,3 miliarda dolarów przejąć nierentowne skrzydło do produkcji wiórów.

Zasadniczo dokonała grupa badawcza IBM dwie kluczowe poprawki umożliwiło to: opracowanie lepszego materiału i opracowanie lepszego procesu trawienia. Każdy z nich pokonuje główną barierę w rozwoju gęstszych procesorów. Przyjrzyjmy się każdemu z nich po kolei.

Lepszy materiał

Jedną z barier dla mniejszych tranzystorów jest po prostu kurcząca się liczba atomów. Tranzystor 7 nm ma elementy o średnicy około 35 atomów krzemu. Aby prąd płynął, elektrony muszą fizycznie przeskakiwać z orbity jednego atomu na inny. W tradycyjnie stosowanym waflu z czystego krzemu trudno lub nie można uzyskać wystarczającej ilości prądu, aby przepłynąć przez tak małą liczbę atomów.

Aby rozwiązać ten problem, IBM musiał zrezygnować z czystego krzemu na rzecz stopu krzemu i germanu. Ma to kluczową zaletę: zwiększa tak zwaną „ruchliwość elektronów” - zdolność elektronów do przepływu przez materiał. Krzem zaczyna słabo funkcjonować w skali 10 nanometrów, co jest jednym z powodów wstrzymania wysiłków na rzecz opracowania procesorów 10 nm. Dodatek germanusa przeskakuje tę barierę.

Drobniejsze wytrawianie

Pojawia się również pytanie, w jaki sposób kształtujesz tak małe obiekty. Droga procesory komputerowe 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 są wytwarzane przy użyciu niezwykle wydajnych laserów oraz różnych optyk i szablonów do wykreślania drobnych elementów. Ograniczeniem tutaj jest długość fali światła, która nakłada limit na to, jak dokładnie możemy wytrawiać cechy.

Przez długi czas wytwarzanie wiórów ustabilizowało się za pomocą lasera z argonem i fluorkiem o długości fali 193 nanometrów. Możesz zauważyć, że jest on nieco większy niż funkcje 14 nanometrów, które trawiliśmy. Na szczęście długość fali nie jest twardym ograniczeniem rozdzielczości. Można użyć interferencji i innych sztuczek, aby uzyskać większą precyzję. Jednak twórcom chipów zabrakło sprytnych pomysłów i teraz konieczna jest poważna zmiana.

IBM przyjął ten pomysł polegający na zastosowaniu źródła światła EUV (Extreme Ultra Violet) o długości fali zaledwie 13,5 nanometra. To, używając podobnych sztuczek, jakie zastosowaliśmy z argonem i fluorem, powinno dać nam wytrawioną rozdzielczość zaledwie kilku nanometrów z większym rozwojem.

Niestety wymaga to również wyrzucenia większości tego, co wiemy o wytwarzaniu chipów, a także większości opracowana dla niego infrastruktura technologiczna, jeden z powodów, dla których technologia zajęła tak dużo czasu posiadać.

Ta technologia otwiera drzwi do dalszego rozwoju prawa Moore'a aż do granicy kwantowej - punktu, w którym niepewność kwantowa wokół pozycji elektronu jest większa niż sam tranzystor, co powoduje, że elementy procesora zachowują się losowo. Stamtąd, naprawdę nowa technologia Komputery kwantowe: koniec kryptografii?Informatyka kwantowa jako pomysł istnieje już od jakiegoś czasu - teoretyczna możliwość została pierwotnie wprowadzona w 1982 roku. W ciągu ostatnich kilku lat dziedzina ta zbliżała się do praktyczności. Czytaj więcej będą musieli dalej pchać komputery.

Następne pięć lat produkcji wiórów

Intel wciąż walczy o stworzenie żywotnego procesora 10 nm. Nie jest wykluczone, że koalicja IBM mogłaby ich pokonać. Jeśli tak się stanie, będzie to oznaczać, że równowaga sił w branży półprzewodników w końcu odeszła od Intela.

Przyszłość prawa Moore'a jest niepewna. Jednak historia się skończy, będzie burzliwa. Królestwa zostaną wygrane i utracone. Ciekawie będzie zobaczyć, kto skończy na szczycie, gdy opadnie cały kurz. W krótkim okresie miło jest wiedzieć, że niemożliwy do powstrzymania marsz ludzkiego postępu nie będzie trwał przez co najmniej kilka kolejnych lat.

Czy jesteś podekscytowany szybszymi żetonami? Martwisz się o koniec prawa Moore'a? Daj nam znać w komentarzach!

Kredyty obrazkowe: mikroczip komputerowy za pośrednictwem Shutterstock, „Silicon Croda”, „Laser argonowo-jonowy” „Logotype Intel”, Wikimedia