7nm IBM Chip fordobler ydeevne, beviser Moore's lov gennem 2018

Reklame

Moores lov er et af de mirakler i det moderne liv, som vi alle tager for givet, som købmandsforretninger og tandpleje med anæstesi.

I 50 år nu har computerprocessorer været fordobling af deres præstation Hvad er Moore's lov, og hvad har det at gøre med dig? [MakeUseOf Explains]Ulykke har intet at gøre med Moore's Law. Hvis det er den forening, du havde, forvirrer du det med Murphys lov. Du var dog ikke langt væk, fordi Moore's Law og Murphy's Law ... Læs mere pr. dollar pr. kvadratcentimeter hvert 1-2 år. Denne eksponentielle tendens har taget os fra ENIACs 500 flopper (flydende punktoperationer pr. Sekund) til omkring 54 petaflops til den mest kraftfulde supercomputer i dag, Tianhe-2. Det handler om en ti billioner fold forbedring på godt under et århundrede. Det er utroligt af nogens regning.

Denne præstation har sket så pålideligt, så længe, ​​at det er blevet en dagligdags sandhed om computing.

Vi tager det for givet.

Derfor er det så skræmmende, at det hele kunne stoppe i den nærmeste fremtid. Et antal grundlæggende fysiske grænser konvergerer for at stoppe progressionen af ​​traditionelle siliciumcomputerchips. Mens der er

teoretisk computerteknologi Den seneste computerteknologi, du skal se for at troSe nogle af de nyeste computerteknologier, der er indstillet til at transformere verdenen inden for elektronik og pc'er i de næste par år. Læs mere der kunne løse nogle af disse problemer, forbliver det faktum, at fremskridtene i øjeblikket aftager. Dage med eksponentielt forbedring af computere kunne komme til at afslutte.

Men ikke helt endnu.

Et nyt gennembrud fra IBM viser, at Moores lov stadig har ben. En forskergruppe ledet af virksomheden har vist en prototype til en processor med transistorkomponenter på kun 7 nanometer. Dette er halvdelen af ​​størrelsen (og firedobler ydelsen) af den nuværende 14 nanometer-teknologi, hvilket skubber bortgangen til Moore's Law til mindst 2018.

Så hvordan blev dette gennembrud opnået? Og hvornår kan du forvente at se denne teknologi på rigtige enheder?

Gamle atomer, nye tricks

Den nye prototype er ikke en produktionschip, men den er produceret med kommercielt skalerbare teknikker der kunne komme på markedet i de næste par år (rygtet fortæller, at IBM gerne vil have, at chippen skulle premieres i 2017-2018. Prototypen er produktet fra IBM / SUNY, et IMB-forskningslaboratorium, der samarbejdede med State University of New York. En række virksomheder og forskningsgrupper samarbejdede om projektet, herunder SAMSUNG og Global Foundries, et firma, som IBM er betaler ca. 1,3 milliarder dollars at overtage sin ulønnsomme chipfremstillingsfløj.

Grundlæggende lavet IBMs forskningsgruppe to vigtige forbedringer der gjorde dette muligt: ​​at udvikle et bedre materiale og udvikle en bedre ætsningsproces. Hver af disse overvinder en større barriere for udvikling af tættere processorer. Lad os se på hver af disse efter tur.

Bedre materiale

En af hindringerne for mindre transistorer er ganske enkelt det krympende antal atomer. en 7nm transistor har komponenter, der kun er omkring 35 siliciumatomer på tværs. For at strømmen kan strømme, er elektroner nødt til fysisk at hoppe fra et atoms omløb til et andet. Som det traditionelt er blevet brugt i en ren siliciumskive, er det svært eller umuligt at få tilstrækkelig strøm til at strømme gennem et så lille antal atomer.

For at løse dette problem måtte IBM opgive rent silicium til fordel for at bruge en legering silicium og germanium. Dette har en vigtig fordel: det øger den såkaldte ”elektronmotilitet” - elektronernes evne til at strømme gennem materialet. Silicium begynder at fungere dårligt i skalaen 10 nanometer, hvilket er en af ​​grundene til, at bestræbelserne på at udvikle 10 nm processorer er stoppet. Tilsætningen af ​​germanium springer over denne barriere.

Finere ætsning

Der er også spørgsmålet om, hvordan du faktisk former objekter, der er så små. Vejen computerprocessorer Hvad er en CPU, og hvad gør den?Computing akronymer er forvirrende. Hvad er en CPU alligevel? Og har jeg brug for en quad- eller dual-core-processor? Hvad med AMD eller Intel? Vi er her for at hjælpe med at forklare forskellen! Læs mere der produceres bruger ekstremt kraftige lasere og forskellige optik og stencils til at skære ud små funktioner. Begrænsningen her er bølgelængden af ​​lyset, som indstiller en grænse for, hvor fint vi kan ætse funktioner.

I lang tid har chipfremstilling stabiliseret sig ved hjælp af en argonfluoridlaser med en bølgelængde på 193 nanometer. Du kan muligvis bemærke, at dette er en smule større end de 14 nanometerfunktioner, vi har ætset med. Heldigvis er bølgelængden ikke en hård grænse for opløsning. Det er muligt at bruge interferens og andre tricks for at få mere præcision ud. Imidlertid har chipmakere løbet tør for smarte ideer, og nu er der behov for en større ændring.

IBM's overtagelse af den idé har været at bruge en EUV-lyskilde (Extreme Ultra Violet) med en bølgelængde på kun 13,5 nanometer. Dette ved at bruge lignende tricks som dem, vi brugte med argon-fluorid, skulle give os en ætsningsopløsning på bare et par nanometer med mere udvikling.

Desværre kræver det også at smide det meste af det, vi ved om chipfremstilling, såvel som det meste af det teknologisk infrastruktur udviklet til det, en af ​​grundene til, at teknologien tog så lang tid at komme i dens egen.

Denne teknologi åbner døren til at fortsætte udviklingen af ​​Moore's lov helt ned til kvantegrænsen - det punkt, hvor kvanteusikkerhed omkring positionen af ​​et elektron er større end selve transistoren, hvilket får processorelementerne til at opføre sig tilfældigt. Derfra, virkelig ny teknologi Kvantecomputere: slutningen af ​​kryptografi?Kvanteberegning som en idé har eksisteret i et stykke tid - den teoretiske mulighed blev oprindeligt introduceret i 1982. I løbet af de sidste par år er feltet blevet tættere på det praktiske. Læs mere kræves for at skubbe computeren videre.

De næste fem års chipfremstilling

Intel kæmper stadig med at producere en levedygtig 10nm processor. Det er ikke uden tvivl, at IBM's koalition kunne slå dem til stød. Hvis dette sker, vil det indikere, at magtbalancen i halvlederindustrien endelig er skiftet væk fra Intel.

Moores lovs fremtid er usikker. Men historien slutter, den vil være tumult. Kongeriger vindes og tabes. Det vil være interessant at se, hvem der vinder op, når alt støvet sætter sig. Og på kort sigt er det dejligt at vide, at den ustoppelige march for menneskelig fremgang ikke udløber i mindst et par år.

Er du begejstret for hurtigere chips? Bekymret for slutningen af ​​Moore's Law? Fortæl os det i kommentarerne!

Billedkreditter: computermikrochip via Shutterstock, “Silicon Croda”, “Argon-Ion Laser,” “Logotype Intel,” af Wikimedia