7nm IBM Chip dobler ytelse, beviser Moore lov gjennom 2018

Annonse

Moores lov er et av disse miraklene i det moderne liv som vi alle tar for gitt, som dagligvarebutikker og tannbehandling med anestesi.

I 50 år nå har datamaskinprosessorer vært dobling av ytelsen Hva er Moores lov, og hva har det å gjøre med deg? [MakeUseOf Explains]Uflaks har ingenting med Moore's lov å gjøre. Hvis det er foreningen du hadde, forveksler du det med Murphys lov. Imidlertid var du ikke langt unna fordi Moores lov og Murphys lov ... Les mer per dollar per kvadratcentimeter hvert 1-2 år. Denne eksponentielle trenden har tatt oss fra ENIACs 500 flopper (flytende punktoperasjoner per sekund) til rundt 54 petaflops for den kraftigste superdatamaskinen i dag, Tianhe-2. Det er omtrent en billion billion ganger forbedring, på godt under et århundre. Det er utrolig av noens regning.

Denne bragden har skjedd så pålitelig, så lenge, at det har blitt en verdig sannhet om databehandling.

Vi tar det for gitt.

Derfor er det så skummelt at det hele kan komme til å stoppe i nærmeste fremtid. En rekke grunnleggende fysiske grenser konvergerer for å stoppe progresjonen til tradisjonelle silisiumdatamaskiner. Mens det er

teoretisk datateknologi Den siste datateknologien du må se for å troTa en titt på noen av de nyeste datateknologiene som er ment å transformere elektronikken og PC-verdenen de neste årene. Les mer som kan løse noen av disse problemene, gjenstår faktum at fremdriften for øyeblikket avtar. Dagene med eksponentielt forbedring av datamaskiner kan komme til å avslutte.

Men ikke helt ennå.

Et nytt gjennombrudd fra IBM viser at Moores lov fortsatt har ben. En forskergruppe ledet av selskapet har vist frem en prototype for en prosessor med transistorkomponenter på bare 7 nanometer. Dette er halvparten av størrelsen (og firedoblet ytelsen) til dagens 14 nanometer-teknologi, og presset bortfallet til Moore's Law ut til minst 2018.

Så hvordan ble dette gjennombruddet oppnådd? Og når kan du forvente å se denne teknologien på virkelige enheter?

Gamle atomer, nye triks

Den nye prototypen er ikke en produksjonsbrikke, men den er produsert med kommersielt skalerbare teknikker som kan komme på markedet i løpet av de nærmeste årene (ryktene sier at IBM ønsker at brikken skulle ha premiere i 2017-2018. Prototypen er produktet av IBM / SUNY, et IMB-forskningslaboratorium som samarbeidet med State University of New York. Flere selskaper og forskergrupper samarbeidet om prosjektet, inkludert SAMSUNG og Global Foundries, et selskap som IBM er betaler omtrent 1,3 milliarder dollar å overta sin ulønnsomme flisefabrikasjon.

I utgangspunktet laget IBMs forskergruppe to viktige forbedringer som gjorde dette mulig: å utvikle et bedre materiale, og utvikle en bedre etseprosess. Hver av disse overvinner en viktig barriere for utvikling av tettere prosessorer. La oss se på hver av disse etter tur.

Bedre materiale

En av hindringene for mindre transistorer er ganske enkelt det krympende antallet atomer. en 7nm transistor har komponenter som bare er omtrent 35 silisiumatomer på tvers. For at strømmen skal strømme, må elektronene fysisk hoppe fra det ene atomets bane til et annet. I en ren silisiumskive, som tradisjonelt har blitt brukt, er det vanskelig eller umulig å få tilstrekkelig strøm til å strømme gjennom et så lite antall atomer.

For å løse dette problemet måtte IBM forlate rent silisium til fordel for å bruke en legering av silisium og germanium. Dette har en viktig fordel: det øker den såkalte “elektronmotiliteten” - elektronenes evne til å strømme gjennom materialet. Silisium begynner å fungere dårlig i skalaen 10 nanometer, noe som er en av grunnene til at arbeidet med å utvikle 10 nm prosessorer har stoppet opp. Tilsetningen av germanium hopper over denne barrieren.

Finere etsing

Det er også spørsmålet om hvordan du faktisk former objekter som bittesmå. Veien datamaskin prosessorer Hva er en CPU og hva gjør den?Å beregne akronymer er forvirrende. Hva er en CPU likevel? Og trenger jeg en fir- eller dual-core prosessor? Hva med AMD, eller Intel? Vi er her for å forklare forskjellen! Les mer produseres bruker ekstremt kraftige lasere, og forskjellige optikk og sjablonger for å skjære ut små funksjoner. Begrensningen her er bølgelengden til lyset, som setter en grense for hvor fint vi kan etse trekk.

I lang tid har sponfremstilling stabilisert seg ved bruk av en argonfluoridlaser, med en bølgelengde på 193 nanometer. Du vil kanskje merke at dette er ganske mye større enn de 14 nanometerfunksjonene vi har etset med. Heldigvis er bølgelengden ikke en hard begrensning på oppløsningen. Det er mulig å bruke forstyrrelser og andre triks for å få mer presisjon. Imidlertid har chipmakere gått tom for smarte ideer, og nå er det nødvendig med en stor endring.

IBMs overtakelse av den ideen har vært å bruke en EUV-lyskilde (Extreme Ultra Violet), med en bølgelengde på bare 13,5 nanometer. Dette ved å bruke lignende triks som de vi brukte med argon-fluorid, skulle gi oss en etsningsoppløsning på bare et par nanometer med mer utvikling.

Dessverre krever det også å kaste ut det meste av det vi vet om brikkeproduksjon, så vel som det meste av det teknologisk infrastruktur utviklet for det, en av grunnene til at teknologien tok så lang tid å komme inn i det egen.

Denne teknologien åpner døren for å fortsette utviklingen av Moore's Law helt ned til kvantegrensen - det punktet der kvanteusikkerhet rundt posisjonen til et elektron er større enn transistoren selv, noe som får prosessorelementer til å oppføre seg tilfeldig. Derfra, virkelig ny teknologi Kvantedatamaskiner: slutten av kryptografi?Kvanteberegning som idé har eksistert i en stund - den teoretiske muligheten ble opprinnelig introdusert i 1982. I løpet av de siste årene har feltet kommet nærmere praktisk. Les mer vil bli pålagt å presse databehandling videre.

De neste fem årene med chip-fabrikasjon

Intel sliter fortsatt med å produsere en levedyktig 10nm-prosessor. Det er ikke uaktuelt at IBMs koalisjon kan slå dem til rette. Hvis det skjer, vil det indikere at maktbalansen i halvlederindustrien endelig har flyttet seg fra Intel.

Moores lovs fremtid er usikker. Imidlertid blir historien sløret. Kongedømmer blir vunnet og tapt. Det vil være interessant å se hvem som havner på toppen når alt støvet legger seg. Og på kort sikt er det koselig å vite at den ustoppelige marsjen for menneskelig fremgang ikke kommer til å gå ut på minst noen år til.

Er du spent på raskere chips? Bekymret for slutten av Moore's Law? Gi oss beskjed i kommentarene!

Bildetillegg: datamaskin mikrochip via Shutterstock, “Silicon Croda”, “Argon-Ion Laser,” “Logotype Intel,” av Wikimedia