Advertentie
De wet van Moore is een van die wonderen van het moderne leven die we allemaal als vanzelfsprekend beschouwen, zoals supermarkten en tandheelkunde met anesthesie.
Computerprocessors zijn dat al 50 jaar verdubbeling van hun prestaties Wat is de wet van Moore en wat heeft deze met jou te maken? [MakeUseOf Explains]Pech heeft niets te maken met de wet van Moore. Als dat de associatie was die je had, verwar je die met de wet van Murphy. Je was echter niet ver weg omdat de wet van Moore en de wet van Murphy ... Lees verder per dollar per vierkante centimeter elke 1-2 jaar. Deze exponentiële trend bracht ons van de ENIAC's 500 flops (drijvende-kommabewerkingen per seconde) tot ongeveer 54 petaflops voor de krachtigste supercomputer van dit moment, de Tianhe-2. Dat is ongeveer een verbetering van tien biljoen keer, in ruim een eeuw. Dat is ongelooflijk, naar ieders mening.
Deze prestatie is al zo lang zo betrouwbaar dat het een alledaagse waarheid is geworden over computers.
We nemen het als vanzelfsprekend aan.
Daarom is het zo eng dat het in de nabije toekomst allemaal kan stoppen. Een aantal fundamentele fysieke limieten komen samen om een einde te maken aan de ontwikkeling van traditionele silicium computerchips. Terwijl er is theoretische computertechnologie De nieuwste computertechnologie die u moet zien om te gelovenBekijk enkele van de nieuwste computertechnologieën die de wereld van elektronica en pc's de komende jaren zullen transformeren. Lees verder die sommige van deze problemen zouden kunnen oplossen, blijft een feit dat de vooruitgang momenteel vertraagt. De dagen van exponentieel verbeterende computers zouden op hun einde kunnen komen.
Maar nog niet helemaal.
Een nieuwe doorbraak van IBM laat zien dat de wet van Moore nog steeds benen heeft. Een door het bedrijf geleide onderzoeksgroep heeft een prototype getoond voor een processor met transistorcomponenten van slechts 7 nanometer breed. Dit is half zo groot (en verviervoudigt de prestaties) van de huidige 14 nanometer-technologie, waardoor de ondergang van de wet van Moore naar minstens 2018 wordt geduwd.
Dus hoe werd deze doorbraak bereikt? En wanneer kunt u deze technologie verwachten in echte apparaten?
Oude atomen, nieuwe trucs
Het nieuwe prototype is geen productiechip, maar is geproduceerd met commercieel schaalbare technieken die de komende jaren op de markt zou kunnen komen (het gerucht gaat dat IBM graag zou willen dat de chip in première gaat 2017-2018. Het prototype is het product van IBM / SUNY, een IMB-onderzoekslaboratorium dat samenwerkte met de State University of New York. Een aantal bedrijven en onderzoeksgroepen hebben aan het project meegewerkt, waaronder SAMSUNG en Global Foundries, een bedrijf dat IBM is ongeveer 1,3 miljard dollar betalen om zijn onrendabele chipfabricagevleugel over te nemen.
Kortom, de onderzoeksgroep van IBM heeft gemaakt twee belangrijke verbeteringen dat maakte dit mogelijk: het ontwikkelen van een beter materiaal en het ontwikkelen van een beter etsproces. Elk van deze overwint een belangrijke belemmering voor de ontwikkeling van dichtere processors. Laten we om beurten naar elk van deze kijken.
Beter materiaal
Een van de belemmeringen voor kleinere transistors is simpelweg het afnemende aantal atomen. een 7nm-transistor heeft componenten die slechts ongeveer 35 siliciumatomen hebben. Om de stroom te laten stromen, moeten elektronen fysiek van de ene atoombaan naar de andere springen. In een pure siliciumwafel, zoals traditioneel wordt gebruikt, is het moeilijk of onmogelijk om voldoende stroom te krijgen om door zo'n klein aantal atomen te stromen.
Om dit probleem op te lossen moest IBM puur silicium opgeven en een legering van silicium en germanium gebruiken. Dit heeft een belangrijk voordeel: het verhoogt de zogenaamde "elektronenmotiliteit" - het vermogen van elektronen om door het materiaal te stromen. Silicium begint slecht te werken op de schaal van 10 nanometer, wat een van de redenen is waarom de inspanningen om 10 nm-processors te ontwikkelen zijn vastgelopen. De toevoeging van germanium springt over deze barrière heen.
Fijnere ets
Er is ook de vraag hoe je eigenlijk kleine voorwerpen vorm geeft. De weg computerprocessors Wat is een CPU en wat doet deze?Computerafkortingen zijn verwarrend. Wat is een CPU eigenlijk? En heb ik een quad- of dual-core processor nodig? Hoe zit het met AMD of Intel? We zijn hier om het verschil uit te leggen! Lees verder worden geproduceerd met behulp van extreem krachtige lasers en verschillende optica en stencils om kleine functies uit te snijden. De beperking hier is de golflengte van het licht, wat een limiet oplegt aan hoe fijn we kenmerken kunnen etsen.
De fabricage van chips is lange tijd gestabiliseerd met een argonfluoridelaser, met een golflengte van 193 nanometer. Je merkt misschien dat dit een stuk groter is dan de 14 nanometer-functies waarmee we hebben geëtst. Gelukkig is de golflengte geen harde limiet voor resolutie. Het is mogelijk om interferentie en andere trucs te gebruiken om meer precisie te verkrijgen. Chipmakers hebben echter geen slimme ideeën meer en nu is er een grote verandering nodig.
IBM heeft dat idee overgenomen door een EUV-lichtbron (Extreme Ultra Violet) te gebruiken, met een golflengte van slechts 13,5 nanometer. Dit, met dezelfde trucs als die we met argonfluoride gebruikten, zou ons een etsresolutie moeten geven van slechts een paar nanometer met meer ontwikkeling.
Helaas moet ook het meeste van wat we weten over de fabricage van chips worden weggegooid, evenals het meeste technologische infrastructuur die ervoor is ontwikkeld, een van de redenen waarom het zo lang duurde voordat de technologie erin kwam eigen.
Deze technologie opent de deur om de ontwikkeling van de wet van Moore voort te zetten tot aan de kwantumgrens - het punt waarop de kwantumonzekerheid rond de positie van een elektron is groter dan de transistor zelf, waardoor processorelementen zich willekeurig gedragen. Vanaf daar, echt nieuwe technologie Quantum Computers: het einde van cryptografie?Quantum computing als idee bestaat al een tijdje - de theoretische mogelijkheid werd oorspronkelijk geïntroduceerd in 1982. In de afgelopen jaren is het veld dichter bij de praktijk gekomen. Lees verder zal nodig zijn om de computer verder te brengen.
De volgende vijf jaar van chipfabricage
Intel worstelt nog steeds om een levensvatbare 10nm-processor te produceren. Het is niet uitgesloten dat de coalitie van IBM hen tot het uiterste kan verslaan. Als dat gebeurt, geeft dit aan dat het machtsevenwicht in de halfgeleiderindustrie eindelijk is verschoven van Intel.
De toekomst van de wet van Moore is onzeker. Hoe het verhaal ook afloopt, het zal tumultueus zijn. Koninkrijken zullen worden gewonnen en verloren. Het zal interessant zijn om te zien wie er bovenop komt als al het stof is neergedaald. En op korte termijn is het fijn om te weten dat de onstuitbare opmars van menselijke vooruitgang de komende jaren zeker niet zal afnemen.
Ben je enthousiast voor snellere chips? Bezorgd over het einde van de wet van Moore? Laat het ons weten in de comments!
Afbeeldingscredits: computer microchip via Shutterstock, "Silicon Croda", 'Argon-ion-laser' "Logotype Intel", door Wikimedia
Andre, een schrijver en journalist in het zuidwesten, blijft gegarandeerd functioneel tot 50 graden Celcius en is waterdicht tot een diepte van twaalf voet.