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La Legge di Moore è uno di quei miracoli della vita moderna che diamo per scontati, come i negozi di alimentari e l'odontoiatria con anestesia.
Da 50 anni ormai, i processori di computer lo sono raddoppiando le loro prestazioni Qual è la legge di Moore e cosa ha a che fare con te? [MakeUseOf Explains]La sfortuna non ha nulla a che fare con la Legge di Moore. Se questa è l'associazione che hai avuto, la stai confondendo con la Legge di Murphy. Tuttavia, non eri lontano perché la Legge di Moore e la Legge di Murphy ... Leggi di più per dollaro per centimetro quadrato ogni 1-2 anni. Questa tendenza esponenziale ci ha portato dai 500 flop dell'ENIAC (operazioni in virgola mobile al secondo) a circa 54 petaflop per il supercomputer più potente oggi, il Tianhe-2. Si tratta di un miglioramento di circa dieci trilioni di volte, in meno di un secolo. È incredibile secondo i calcoli di chiunque.
Questo risultato è accaduto in modo così affidabile, per così tanto tempo, che è diventata una verità banale sull'informatica.
Lo diamo per scontato.
È per questo che è così spaventoso che potrebbe fermarsi nel prossimo futuro. Un certo numero di limiti fisici fondamentali stanno convergendo per fermare la progressione dei tradizionali chip per computer al silicio. Mentre c'è tecnologia informatica teorica L'ultima tecnologia informatica che devi vedere per credereScopri alcune delle più recenti tecnologie informatiche destinate a trasformare il mondo dell'elettronica e dei PC nei prossimi anni. Leggi di più che potrebbe risolvere alcuni di questi problemi, resta il fatto che i progressi stanno attualmente rallentando. I giorni del miglioramento esponenziale dei computer potrebbero volgere al termine.
Ma non ancora.
Una nuova svolta da IBM mostra che la legge di Moore ha ancora delle gambe. Un gruppo di ricerca guidato dalla società ha messo in mostra un prototipo per un processore con componenti a transistor di soli 7 nanometri di larghezza. Questa è la metà (e quadruplica le prestazioni) dell'attuale tecnologia a 14 nanometri, spingendo la fine della Legge di Moore almeno fino al 2018.
Come è stata raggiunta questa svolta? E quando puoi aspettarti di vedere questa tecnologia in dispositivi reali?
Vecchi atomi, nuovi trucchi
Il nuovo prototipo non è un chip di produzione, ma è stato prodotto con tecniche commercialmente scalabili che potrebbe andare sul mercato nei prossimi anni (si dice che IBM vorrebbe che il chip fosse presentato in anteprima 2017-2018. Il prototipo è il prodotto di IBM / SUNY, un laboratorio di ricerca IMB che ha collaborato con la State University di New York. Numerose aziende e gruppi di ricerca hanno collaborato al progetto, tra cui SAMSUNG e Global Foundries, una società che è IBM pagando circa 1,3 miliardi di dollari per rilevare la sua ala non redditizia di fabbricazione di chip.
Fondamentalmente, il gruppo di ricerca di IBM ha fatto due miglioramenti chiave ciò ha reso possibile tutto ciò: sviluppare un materiale migliore e sviluppare un processo di incisione migliore. Ognuno di questi supera un grosso ostacolo allo sviluppo di processori più densi. Diamo un'occhiata a ciascuno di questi a turno.
Materiale migliore
Una delle barriere ai transistor più piccoli è semplicemente il numero di atomi in diminuzione. un transistor da 7 nm ha componenti che hanno solo circa 35 atomi di silicio. Affinché la corrente scorra, gli elettroni devono saltare fisicamente dall'orbitale di un atomo a un altro. In un wafer di silicio puro, come è stato tradizionalmente usato, è difficile o impossibile ottenere corrente sufficiente per fluire attraverso un numero così piccolo di atomi.
Per risolvere questo problema, IBM ha dovuto abbandonare il silicio puro a favore dell'utilizzo di una lega di silicio e germanio. Questo ha un vantaggio chiave: aumenta la cosiddetta "motilità elettronica" - la capacità degli elettroni di fluire attraverso il materiale. Il silicio inizia a funzionare male su una scala di 10 nanometri, il che è uno dei motivi per cui gli sforzi per sviluppare processori a 10 nm si sono arrestati. L'aggiunta di germogli di cavallino al germanio questa barriera.
Incisione più fine
C'è anche la domanda su come modellare effettivamente oggetti così piccoli. La via processori per computer Che cos'è una CPU e cosa fa?Gli acronimi informatici sono confusi. Che cos'è comunque una CPU? E ho bisogno di un processore quad o dual-core? Che ne dici di AMD o Intel? Siamo qui per aiutarti a spiegare la differenza! Leggi di più vengono prodotti utilizzando laser estremamente potenti e varie ottiche e stampini per ritagliare minuscole funzionalità. La limitazione qui è la lunghezza d'onda della luce, che impone un limite su quanto possiamo incidere con precisione le caratteristiche.
Per lungo tempo, la fabbricazione di chip si è stabilizzata attorno usando un laser al fluoruro di argon, con una lunghezza d'onda di 193 nanometri. Potresti notare che questo è un po 'più grande delle caratteristiche di 14 nanometri con cui abbiamo inciso. Fortunatamente, la lunghezza d'onda non è un limite per la risoluzione. È possibile utilizzare interferenze e altri trucchi per migliorare la precisione. Tuttavia, i produttori di chip hanno esaurito le idee intelligenti e ora è necessario un grande cambiamento.
L'idea di IBM sull'idea è stata quella di utilizzare una fonte di luce EUV (Extreme Ultra Violet), con una lunghezza d'onda di soli 13,5 nanometri. Questo, usando trucchi simili a quelli che abbiamo usato con argon-fluoruro, dovrebbe darci una risoluzione di attacco di solo un paio di nanometri con più sviluppo.
Sfortunatamente, richiede anche di buttare via la maggior parte di ciò che sappiamo sulla fabbricazione dei chip, così come la maggior parte dei infrastruttura tecnologica sviluppata per questo, uno dei motivi per cui la tecnologia ha impiegato così tanto tempo per entrare nella sua proprio.
Questa tecnologia apre le porte al continuo sviluppo della Legge di Moore fino al limite quantico - il punto in cui il l'incertezza quantistica attorno alla posizione di un elettrone è maggiore del transistor stesso, causando un comportamento casuale degli elementi del processore. Da li, tecnologia davvero nuova Computer quantistici: la fine della crittografia?Il calcolo quantistico come idea è in circolazione da un po 'di tempo: la possibilità teorica è stata originariamente introdotta nel 1982. Negli ultimi anni il campo si è avvicinato alla praticità. Leggi di più sarà richiesto di spingere ulteriormente il calcolo.
I prossimi cinque anni di fabbricazione di chip
Intel sta ancora lottando per produrre un processore 10nm fattibile. Non è fuori dubbio che la coalizione di IBM potrebbe batterli a pugni. Se ciò accade, indicherà che l'equilibrio di potenza nel settore dei semiconduttori si è finalmente allontanato da Intel.
Il futuro della Legge di Moore è incerto. Comunque la storia finisca, sarà tumultuosa. I regni saranno vinti e persi. Sarà interessante vedere chi finisce in cima quando tutta la polvere si deposita. E, a breve termine, è bello sapere che la marcia inarrestabile del progresso umano non durerà a lungo almeno per qualche altro anno.
Sei entusiasta di chip più veloci? Preoccupato per la fine della Legge di Moore? Fateci sapere nei commenti!
Crediti immagine: microchip per computer tramite Shutterstock, "Silicon Croda", "Laser agli ioni di argon" "Logotype Intel", di Wikimedia
Scrittore e giornalista con sede nel sud-ovest, Andre è garantito per rimanere funzionale fino a 50 gradi Celcius ed è impermeabile fino a una profondità di dodici piedi.
