Когда закон Мурса заканчивается: 3 альтернативы кремниевым чипсам

Современные компьютеры действительно удивительны и продолжают совершенствоваться с годами. Одна из многих причин, почему это произошло, заключается в улучшении вычислительной мощности. Примерно каждые 18 месяцев количество транзисторов, которые можно разместить на кремниевых чипах в интегральных схемах, удваивается.

Это известно как закон Мура и было тенденцией, замеченной соучредителем Intel Гордоном Муром еще в 1965 году. Именно по этой причине технологии развивались такими быстрыми темпами.

Что такое закон Мура?

Закон Мура

Наблюдение заключается в том, что по мере того, как компьютерные чипы становятся быстрее и энергоэффективнее, их производство становится дешевле. Это один из ведущих законов развития в области электронной инженерии, и он действует уже несколько десятилетий.

Однако однажды закон Мура придет к концу. Несмотря на то, что нам сообщили о предстоящем конце в течение нескольких лет, он почти наверняка приближается к своим заключительным этапам в нынешнем технологическом климате.

Это правда, что процессоры постоянно становятся быстрее, дешевле и имеют больше транзисторов. Однако с каждой новой итерацией компьютерного чипа производительность растет меньше, чем когда-то.

В то время как более новые центральные процессоры

(ЦП) поставляются с улучшенной архитектурой и техническими характеристиками, улучшения для повседневной деятельности, связанной с компьютером, сокращаются и происходят медленнее.

Почему закон Мура имеет значение?

Когда закон Мура, наконец, «кончается», кремниевые чипы не приспособят дополнительные транзисторы. Это означает, что для дальнейшего развития технологий и внедрения инноваций следующего поколения потребуется замена компьютеров на кремниевой основе.

Риск заключается в том, что закон Мура приходит к его гибели без замены. Если это произойдет, технический прогресс, какой мы его знаем, может быть остановлен.

Потенциальные замены кремниевых компьютерных чипов

По мере того, как технический прогресс формирует наш мир, вычисления на основе кремния быстро приближаются к своему пределу. Современная жизнь зависит от кремниевых полупроводниковых чипов, которые питают нашу технологию — от компьютеров до смартфонов и даже медицинского оборудования — и могут быть включены и выключены.

Важно знать, что кремниевые чипы еще не «мертвы» как таковые. Скорее, они далеко позади своего пика с точки зрения производительности. Это не значит, что мы не должны думать о том, что может их заменить.

Компьютеры и технологии будущего должны быть более гибкими и чрезвычайно мощными. Для этого нам понадобится нечто намного превосходящее современные компьютерные чипы на основе кремния. Это три потенциальные замены:

1. Квантовые вычисления

Google, IBM, Intel и целый ряд небольших начинающих компаний стремятся поставить самые первые квантовые компьютеры. Эти компьютеры, благодаря силе квантовой физики, обеспечат невообразимую вычислительную мощность, обеспечиваемую «кубитами». Эти кубиты гораздо мощнее кремниевых транзисторов.

Однако, прежде чем потенциал квантовых вычислений может быть раскрыт, физикам предстоит преодолеть много препятствий. Одним из этих препятствий является демонстрация того, что квантовая машина является превосходной, лучше справляясь с определенной задачей, чем обычный компьютерный чип.

2. Графен и углеродные нанотрубки

Открытый в 2004 году графен является действительно революционным материалом.

это выиграло команду позади этого Нобелевской премии.

Он чрезвычайно сильный, он может проводить электричество и тепло, его толщина составляет один атом с гексагональной структурой решетки, и он доступен в изобилии. Однако могут пройти годы, прежде чем графен станет доступным для коммерческого производства.

Одна из самых больших проблем, с которыми сталкивается графен, заключается в том, что его нельзя использовать в качестве переключателя. В отличие от кремниевых полупроводников, которые могут включаться или выключаться электрическим током — это генерирует двоичный код, нули и единицы, которые заставляют компьютеры работать — графен не может.

Это будет означать, что компьютеры на основе графена, например, никогда не могут быть выключены.

Графен и квантовые вычисления выглядят многообещающе, как и наномагниты. Наномагниты используют наномагнитную логику для передачи и вычисления данных. Они делают это с помощью бистабильных состояний намагниченности, которые литографически прикреплены к сотовой архитектуре схемы.

Наномагнитная логика работает так же, как кремниевые транзисторы, но вместо включения и выключения транзисторов для создания двоичного кода, это переключение состояний намагничивания, которые делают это. Используя диполь-дипольные взаимодействия — взаимодействие между северным и южным полюсом каждого магнита — эту двоичную информацию можно обработать.

Поскольку наномагнитная логика не зависит от электрического тока, потребляемая мощность очень низкая. Это делает их идеальной заменой, если принять во внимание факторы окружающей среды.

Какая замена кремниевого чипа наиболее вероятна?

Квантовые вычисления, графен и наномагнитная логика — все это многообещающие разработки, у каждого из которых есть свои достоинства и недостатки.

С точки зрения того, кто в настоящее время лидирует, тем не менее, это наномагниты. Поскольку квантовые вычисления по-прежнему представляют собой не что иное, как теорию и практические проблемы, с которыми сталкивается графен, наномагнитные вычисления выглядят так, как будто они являются наиболее многообещающим преемником схем на основе кремния.

Впрочем, впереди еще долгий путь. Закон Мура и компьютерные чипы на основе кремния по-прежнему актуальны, и могут пройти десятилетия, прежде чем нам понадобится замена. К тому времени, кто знает, что будет доступно

, Может случиться так, что технология, которая заменит текущие компьютерные чипы, еще не открыта.