La performance di 7nm IBM Chip raddoppia, dimostra la legge di Moore fino al 2018

La legge di Moore è uno di quei miracoli della vita moderna che tutti diamo per scontati, come i negozi di alimentari e l'odontoiatria con l'anestesia.

Per 50 anni, i processori di computer hanno raddoppiato le loro prestazioni. Qual è la legge di Moore e che cosa ha a che fare con te? [MakeUseOf Explains] 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 sei stato 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 di oggi, il Tianhe-2. Si tratta di un miglioramento di dieci miliardi di volte, in ben meno di un secolo. Questo è incredibile per chiunque lo stimi.

Questo risultato si è verificato in modo così affidabile, per così tanto tempo, che è diventata una banale verità sull'informatica.

Lo diamo per scontato.

Ecco perché è così spaventoso che tutto potrebbe finire nel prossimo futuro. Un numero di limiti fisici fondamentali stanno convergendo per porre fine alla progressione dei tradizionali chip per computer in silicio. Mentre c'è la tecnologia di calcolo teorica L'ultima tecnologia informatica che devi vedere per credere all'ultima tecnologia informatica che devi vedere per credere Scopri alcune delle più recenti tecnologie informatiche destinate a trasformare il mondo dell'elettronica e dei PC nei prossimi anni . Per saperne di più che potrebbero risolvere alcuni di questi problemi, resta il fatto che i progressi stanno attualmente rallentando. I giorni in cui i computer in modo esponenziale stanno migliorando potrebbero finire.

Ma non ancora del tutto.

Una nuova svolta di IBM dimostra che la legge di Moore ha ancora le gambe. Un gruppo di ricerca guidato dall'azienda ha messo in mostra un prototipo per un processore con componenti a transistor di soli 7 nanometri di larghezza. Questa è la metà delle dimensioni (e quadruplica le prestazioni) dell'attuale tecnologia a 14 nanometri, spingendo la scomparsa di Moore's Law ad almeno il 2018.

Quindi, 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 potrebbero andare sul mercato nei prossimi anni (si dice che IBM preferirebbe il chip alla Premier nel 2017-2018. prodotto di IBM / SUNY, un laboratorio di ricerca IMB che ha collaborato con la State University di New York. Un certo numero di aziende e gruppi di ricerca hanno collaborato al progetto, tra cui SAMSUNG e Global Foundries, una società che IBM sta pagando circa 1,3 miliardi di dollari per prendere sopra la sua ala di fabbricazione di chip non redditizia.

Fondamentalmente, il gruppo di ricerca di IBM realizzato due miglioramenti chiave ciò ha reso possibile tutto questo: sviluppare un materiale migliore e sviluppare un migliore processo di incisione. Ognuno di questi supera una barriera importante allo sviluppo di processori più densi. Diamo un'occhiata a ciascuno di questi a sua volta.

Materiale migliore

Uno degli ostacoli ai transistor più piccoli è semplicemente il numero di atomi che si restringe. un transistor 7nm ha componenti che sono solo circa 35 atomi di silicio attraverso. Perché la corrente scorra, gli elettroni devono saltare fisicamente dall'orbitale di un atomo a quello di un altro. In un wafer di silicio puro, come è stato tradizionalmente usato, è difficile o impossibile ottenere una corrente sufficiente a 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 il cosiddetto “motilità degli elettroni” - la capacità degli elettroni di fluire attraverso il materiale. Il silicio inizia a funzionare male alla scala di 10 nanometri, che è uno dei motivi per cui gli sforzi per sviluppare processori a 10 nm si sono bloccati. L'aggiunta di germanio supera questa barriera.

Incisione finale

C'è anche la domanda su come si modellano effettivamente oggetti così piccoli. Il modo in cui i processori per computer Cos'è una CPU e cosa fa? Cos'è una CPU e cosa fa? Gli acronimi informatici sono confusi. Che cos'è una CPU comunque? E ho bisogno di un processore quad o dual-core? Che ne dici di AMD o Intel? Siamo qui per aiutare a spiegare la differenza! Ulteriori informazioni vengono prodotte utilizzando laser estremamente potenti e varie ottiche e stencil per ritagliare piccole funzionalità. La limitazione qui è la lunghezza d'onda della luce, che impone un limite su come possiamo incidere le caratteristiche.

Per molto tempo, la fabbricazione dei chip si è stabilizzata intorno usando un laser a fluoruro di argon, con una lunghezza d'onda di 193 nanometri. Si può 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 rigido alla risoluzione. È possibile utilizzare l'interferenza e altri trucchi per ottenere una maggiore precisione. Tuttavia, i produttori di chip hanno esaurito le idee intelligenti e ora è necessario un grande cambiamento.

L'idea di IBM 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 usavamo con l'argon-fluoruro, dovrebbe darci una risoluzione di incisione di un paio di nanometri con più sviluppo.

Sfortunatamente, è anche necessario buttare via la maggior parte di ciò che sappiamo sulla fabbricazione dei chip, così come la maggior parte delle infrastrutture tecnologiche sviluppate per questo, uno dei motivi per cui la tecnologia ha impiegato così tanto tempo per venire in proprio.

Questa tecnologia apre la porta a continuare lo sviluppo della Legge di Moore fino al limite quantico - il punto in cui l'incertezza quantistica attorno alla posizione di un elettrone è maggiore del transistor stesso, causando un comportamento casuale degli elementi del processore. Da lì, la vera nuova tecnologia Quantum Computers: The End of Cryptography? Quantum Computers: The End of Cryptography? Il calcolo quantico 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. Ulteriori informazioni saranno necessarie per spingere ulteriormente il computing.

I prossimi cinque anni di fabbricazione dei chip

Intel sta ancora lottando per produrre un processore 10nm vitale. Non è escluso che la coalizione di IBM possa batterli sul colpo. Se ciò accadrà, indicherà che l'equilibrio di potere nel settore dei semiconduttori si è finalmente spostato da Intel.

Il futuro della Legge di Moore è incerto. Comunque la storia finisce, sarà tumultuosa. I regni saranno vinti e persi. Sarà interessante vedere chi sale in cima quando tutta la polvere si deposita. E, a breve termine, è bello sapere che l'inarrestabile marcia del progresso umano non si esaurirà per almeno altri anni.

Sei eccitato per i chip più veloci? Preoccupato per la fine della legge di Moore? Fateci sapere nei commenti!

Crediti immagine: microchip computer tramite Shutterstock, “Silicon Croda”, “Laser ad ioni di litio,” “Logotipo Intel,” da Wikimedia

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