När Moores lag slutar: 3 alternativ till kiselchips

Annons

Moderna datorer är verkligen fantastiska och fortsätter att förbättras när åren går. En av de många anledningarna till att detta har hänt beror på bättre bearbetningskraft. Var 18: e månad eller så fördubblas antalet transistorer som kan placeras på kiselchips inom integrerade kretsar.

Detta är känt som Moore's Law och var en trend som märktes av Intels grundare Gordon Moore redan 1965. Det är av denna anledning som tekniken har drivit på i så snabb takt.

Vad är egentligen Moore's lag?

Moores lag Vad är Moores lag och vad har det att göra med dig? [MakeUseOf Explains]Otur har ingenting att göra med Moore's Law. Om det är den förening du hade, förvirrar du den med Murphys lag. Men du var inte långt borta eftersom Moores lag och Murphys lag ... Läs mer är iakttagelsen att när datorchips blir snabbare och mer energieffektiva, samtidigt som de blir billigare att producera. Det är en av de ledande utvecklingslagarna inom elektronisk teknik och har varit i decennier.

En dag kommer dock Moores lag att bli slut. Även om vi har fått höra om det förestående slutet i flera år, närmar det sig nästan säkert dess slutstadier i det nuvarande tekniska klimatet.

Det är sant att processorer ständigt blir snabbare, billigare och har fler transistorer packade på dem. Med varje ny iteration av ett datorchip är prestandaförstärkningarna dock mindre än de en gång var.

Även nyare Centrala behandlingsenheter Vad är en CPU och vad gör den?Beräkningsförkortningar är förvirrande. Vad är en CPU ändå? Och behöver jag en fyr- eller dual-core processor? Vad sägs om AMD eller Intel? Vi är här för att förklara skillnaden! Läs mer (CPU) har bättre arkitektur och tekniska specifikationer, förbättringarna för dagliga datorrelaterade aktiviteter krymper och inträffar i en långsammare takt.

Varför är Moore's Law Matter?

När Moores lag slutligen "slutar" kommer kiselchips inte att rymma ytterligare transistorer. Detta innebär att för att ytterligare utveckla tekniken och ta fram nästa generation av innovationer, kommer det att behöva ersättas till kiselbaserad databehandling.

Risken är att Moores lag kommer till sin viss undergång utan att det finns någon ersättning. Om detta händer kan tekniska framsteg, som vi känner till, stoppas döda i dess spår.

Potentiella utbyten av silikondatorchips

När teknologiska framsteg formar vår värld, närmar sig kiselbaserad databehandling snabbt sin gräns. Det moderna livet beror på kiselbaserade halvledarchips som driver vår teknik - från datorer till smartphones och till och med medicinsk utrustning - och kan slås på och av.

Det är viktigt att veta att kiselbaserade chips ännu inte är "döda" som sådana. Snarare är de långt förbi sin topp när det gäller prestanda. Det betyder inte att vi inte borde tänka på vad som kan ersätta dem.

Datorer och framtida teknik måste vara mer smidiga och extremt kraftfulla. För att kunna leverera detta kommer vi att behöva något som är mycket överlägset dagens kiselbaserade datorchips. Dessa är tre potentiella ersättare:

1. Kvantberäkning

Google, IBM, Intel och en hel mängd mindre nystartade företag är i en race för att leverera allra första kvantdatorer. Dessa datorer kommer med kraften i kvantfysik att leverera otänkbar processorkraft levererad av 'qubits'. Dessa qubits är mycket kraftigare än kiseltransistorer.

Innan kvantberäkningens potential kan lossas, har fysiker emellertid många hinder att övervinna. Ett av dessa hinder är att visa att kvantmaskinen är suverän genom att vara bättre på att slutföra en specifik uppgift än ett vanligt datorchip.

2. Grafen och kol nanorör

Upptäckte 2004, grafen är ett verkligt revolutionerande material Vad är grafen? 7 sätt att det snart kommer att revolutionera teknikenDet har varit mycket prat om grafen under de senaste åren. Men vad är det exakt? Och varför är människor så glada över det? Varför ska du bry dig? Läs mer som vann laget bakom Nobelpriset.

Det är extremt starkt, det kan leda elektricitet och värme, det är en atom i tjocklek med en sexkantig gitterstruktur, och den finns i överflöd. Det kan dock gå några år innan grafen är tillgänglig för kommersiell produktion.

Ett av de största problemen med grafen är det faktum att det inte kan användas som en switch. Till skillnad från kiselhalvledare som kan slås på eller stängas av med en elektrisk ström - detta genererar binär kod, nollorna och de som får datorer att fungera - kan inte grafen.

Detta skulle innebära att till exempel grafenbaserade datorer aldrig kunde stängas av.

Grafen- och kolananorör är fortfarande väldigt nya. Medan kiselbaserade datorchips har utvecklats i årtionden är grafenens upptäckt bara 14 år gammal. Om grafen ska ersätta kisel i framtiden, återstår mycket som måste uppnås.

Trots detta är det utan tvekan i teorin den mest perfekta ersättningen för kiselbaserade chips. Tänk på hopfällbara bärbara datorer, supersnabba transistorer, telefoner som inte kan brytas. Allt detta och mer är teoretiskt möjligt med grafen.

3. Nanomagnetisk logik

Grafen och kvantberäkning ser lovande ut, men det gör nanomagneter. Nanomagneter använder nanomagnetisk logik för att överföra och beräkna data. De gör detta genom att använda bistabila magnetiseringstillstånd som är litografiskt fästade på en krets cellulära arkitektur.

Nanomagnetisk logik fungerar på samma sätt som kiselbaserade transistorer men istället för att slå på och av transistorerna för att skapa binär kod är det växlingen av magnetiseringstillstånd som gör detta. Med hjälp av dipol-dipolinteraktioner - interaktionen mellan nordens och sydpolen för varje magnet - kan denna binära information behandlas.

Eftersom nanomagnetisk logik inte förlitar sig på en elektrisk ström finns det en mycket låg strömförbrukning. Detta gör dem till den perfekta ersättningen när du tar hänsyn till miljöfaktorer.

Vilket utbyte av kiselchip är mest troligt?

Kvantberäkning, grafen och nanomagnetisk logik är alla lovande utvecklingar, alla med sina egna fördelar och nackdelar.

Men när det gäller vilken som för närvarande leder vägen nanomagneter. Eftersom kvantberäkning fortfarande inte är något annat än en teori och praktiska problem med grafen ser nanomagnetisk dator ut som den mest lovande efterföljaren till kiselbaserade kretsar.

Men det finns fortfarande en lång väg att gå. Moore's Law och kiselbaserade datorchips är fortfarande relevanta och det kan gå decennier innan vi behöver en ersättning. Då, vem vet vad som kommer att finnas tillgängligt IBM avslöjar revolutionerande "Brain on a Chip"Tillkännagav förra veckan via en artikel i Science, "TrueNorth" är vad som kallas ett "neuromorfiskt chip" - en datorchip utformat för att imitera biologiska neuroner, för användning i intelligenta datorsystem som Watson. Läs mer . Det kan vara så att tekniken som kommer att ersätta dagens datorchips ännu inte har upptäckts.