Quantumrun

SARY CREDIT: Quantumrun

Lalàn'i Moore mihamalemy hanisy fiheverana fototra ny microchips: Future of Computers P4

David Tal, Mpanonta, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Talata, 09/15/2020 - 15:39

Solosaina — karazana raharaha lehibe izy ireo. Saingy mba hankasitrahana tokoa ny fironana vao misondrotra nosoritantsika hatramin'izao tao amin'ny andiany Future of Computers, dia mila mahatakatra ihany koa ny revolisiona midina amin'ny fantsona kajy, na tsotra fotsiny: ny hoavin'ny microchips.

Mba hialana amin'ny fototra dia tsy maintsy mahazo ny Lalàn'i Moore isika, ilay lalàna malaza ankehitriny natsangan'ny Dr. Gordon E. Moore tamin'ny 1965. Amin'ny ankapobeny, ny zavatra tsapan'i Moore nandritra ireo am-polony taona lasa izay dia ny hoe ny isan'ny transistor ao amin'ny circuit integrated dia avo roa heny. isaky ny 18 ka hatramin'ny 24 volana. Izany no mahatonga ny solosaina novidinao androany amin'ny $1,000 dia handany $500 roa taona manomboka izao.

Nandritra ny dimampolo taona mahery, ny indostrian'ny semiconductor dia nanaraka ny fironan'ity lalàna ity, nanamboatra ny lalana ho an'ny rafitra fiasa vaovao, lalao video, horonan-tsary mivantana, fampiharana finday, ary ny teknolojia nomerika hafa rehetra izay namaritra ny kolontsaintsika maoderina. Saingy raha toa ny fitakiana an'io fitomboana io dia toa hitoetra tsy tapaka mandritra ny antsasaky ny taonjato iray hafa, ny silisiôma — ny akora fototra misy ny microchips maoderina rehetra dia toa tsy mahafeno izany fangatahana izany mandritra ny taona 2021. tatitra farany avy amin'ny Tondrozotran'ny teknolojia iraisam-pirenena ho an'ny Semiconductors (ITRS)

Tena fizika izany: mihena ny transistors amin'ny ambaratonga atomika ny indostrian'ny semiconductor, tsy ho ela dia tsy mety ny silisiôma mizana. Ary arakaraka ny hiezahan'ity indostria ity hampihena ny silisiôma amin'ny fetra faran'izay tsara indrindra, dia ho lafo kokoa ny fivoaran'ny microchip tsirairay.

Eto no misy antsika androany. Ao anatin'ny taona vitsivitsy, ny silisiôma dia tsy ho fitaovana lafo vidy hanamboarana ny microchips manara-penitra manaraka. Ity fetra ity dia hanery ny revolisiona amin'ny elektronika amin'ny fanerena ny indostria semiconductor (sy ny fiarahamonina) hisafidy amin'ny safidy vitsivitsy:

Ny safidy voalohany dia ny mampiadana, na mamarana, ny fampandrosoana lafo vidy mba hanamafisana bebe kokoa ny silisiôma, ho fanohanana ny fitadiavana fomba vaovao hamolavolana microchips izay miteraka hery fanodinana bebe kokoa tsy misy fanamafisam-peo fanampiny.
Faharoa, mitadiava fitaovana vaovao azo amboarina amin'ny mizana kely lavitra noho ny silisiôma mba hametahana transistor betsaka kokoa ao anaty microchips matevina kokoa.
Fahatelo, raha tokony hifantoka amin'ny fanamafisam-peo na fanatsarana ny fampiasana herinaratra, dia avereno jerena ny hafainganam-pandehan'ny fanodinana amin'ny alàlan'ny famoronana processeurs manokana ho an'ny tranga fampiasana manokana. Mety hidika izany fa tsy manana puce generalista iray, ny solosaina ho avy dia mety manana andiana chips manampahaizana manokana. Ohatra amin'izany ny sombin-tsary ampiasaina hanatsarana ny lalao video Teny fampidirana an'i Google an'ny chip Tensor Processing Unit (TPU) izay manam-pahaizana manokana amin'ny fampiharana fianarana milina.
Farany, mamolavola rindrambaiko vaovao sy fotodrafitrasa rahona izay afaka miasa haingana kokoa sy mahomby kokoa nefa tsy mila microchips denser/kely kokoa.

Inona no safidy hofidian'ny indostrian'ny teknolojia? Raha ny tena izy: izy rehetra.

Ny lalan'ny fiainana ho an'ny Lalàn'i Moore

Ity lisitra manaraka ity dia topimaso fohy momba ny fanavaozana akaiky sy maharitra izay hampiasain'ireo mpifaninana amin'ny indostria semiconductor mba hitazonana ny Lalàn'i Moore ho velona. Somary mafonja ity ampahany ity fa hiezaka izahay hitazona azy ho mora vakiana.

Nanomaterial. Ny orinasa semiconductor lehibe, toa an'i Intel, dia efa nanambara fa hanao izany izy ireo mitete silisiôma rehefa tonga amin'ny mizana miniaturization fito nanometer (7nm). Ireo mpifaninana hanolo ny silisiôma dia ahitana ny indium antimonide (InSb), ny indium gallium arsenide (InGaAs), ary ny silicon-germanium (SiGe) fa ny fitaovana tena mampientanentana indrindra dia ny nanotubes karbona. Vita avy amin'ny graphite — tena fitambaran'ny fitaovana mahagaga, graphene — nanotubes karbona dia azo atao hatevin'ny atôma, tena mampitondra faisana, ary tombanana hanao microchips ho avy avo dimy heny haingana kokoa amin'ny 2020.

Optical computing. Ny iray amin'ireo fanamby lehibe indrindra amin'ny famolavolana chips dia ny fiantohana fa ny elektrôna dia tsy mitsambikina avy amin'ny transistor iray mankany amin'ny iray hafa - fiheverana izay mihasarotra hatrany rehefa miditra amin'ny ambaratonga atomika ianao. Ny teknolojia vao misondrotra amin'ny informatika optika dia mitady hanolo ny elektrôna amin'ny foton, izay ahafahan'ny hazavana (fa tsy herinaratra) mandalo avy amin'ny transistor mankany amin'ny transistor. Ao amin'ny 2017, nanao dingana goavana ho amin'izany tanjona izany ny mpikaroka tamin'ny alalan'ny fanehoana ny fahaizana mitahiry vaovao (photons) amin'ny hazavana toy ny onjam-peo amin'ny puce informatika. Amin'ny fampiasana an'io fomba io, ny microchips dia afaka miasa manakaiky ny hafainganam-pandehan'ny hazavana amin'ny 2025.

Spintronics. Nandritra ny roapolo taona mahery teo amin'ny fampandrosoana, ny transistors spintronic dia manandrana mampiasa ny 'spin' an'ny elektronika iray fa tsy ny fiampangana azy mba hanehoana ny vaovao. Raha mbola lavitra ny ara-barotra, raha voavaha, ity endrika transistor ity dia mila 10-20 millivolts ihany no hiasa, avo zato heny noho ny transistor mahazatra; Izany koa dia hanaisotra ny olan'ny hafanana tafahoatra atrehin'ny orinasa semiconductor rehefa mamokatra chips kely kokoa.

Neuromorphic computing sy memristors. Ny fomba fiasa vaovao iray hafa hamahana ity krizy fanodinana mananontanona ity dia ao amin'ny atidohan'olombelona. Ireo mpikaroka ao amin'ny IBM sy DARPA, indrindra indrindra, dia mitarika ny fivoaran'ny karazana microchip vaovao — chip izay misy ny circuit intégration natao hanahaka ny fomba fiasan'ny ati-doha kokoa sy tsy mizotra amin'ny informatika. (Jereo ity ScienceBlogs lahatsoratra mba hahatakarana bebe kokoa ny fahasamihafana misy eo amin'ny atidohan'olombelona sy ny solosaina.) Ny vokatra tany am-boalohany dia manondro fa ny chips izay maka tahaka ny ati-doha dia tsy vitan'ny hoe mahomby kokoa, fa miasa amin'ny fampiasana herinaratra kely kokoa noho ny microchips ankehitriny.

Amin'ny fampiasana an'io fomba fiasa modely amin'ny ati-doha io ihany, dia mety hosoloina memristor tsy ho ela ny transistor, ilay ohabolana fananganana microchip an'ny solosainao. Manoloana ny vanim-potoanan'ny "ionics", ny memristor dia manolotra tombony mahaliana maromaro amin'ny transistor nentim-paharazana:

Voalohany, afaka mitadidy ny fikorianan'ny elektrôna mandalo azy ireo ny memristors — na dia tapaka aza ny herinaratra. Raha adika dia midika izany fa indray andro any dia afaka mamelona ny solosainao amin'ny hafainganam-pandeha mitovy amin'ny takamoanao ianao.
Ny transistor dia mimari-droa, na 1s na 0s. Ny memristors kosa dia afaka manana fanjakana isan-karazany eo anelanelan'ireo tafahoatra ireo, toy ny 0.25, 0.5, 0.747, sns. azo atao.
Manaraka izany, tsy mila silisiôma ny memristors mba hiasa, manokatra ny lalana ho an'ny indostrian'ny semiconductor hanandrana amin'ny fampiasana fitaovana vaovao hanamafisana kokoa ny microchips (araka ny voalaza teo aloha).
Farany, mitovy amin'ny fikarohana nataon'ny IBM sy DARPA amin'ny informatika neuromorphic, ny microchips mifototra amin'ny memristors dia haingana kokoa, mampiasa angovo kely kokoa, ary afaka mitazona fampahalalana bebe kokoa noho ny chips amin'izao fotoana izao eny an-tsena.

3D chips. Ny microchips nentim-paharazana sy ny transistors izay manome hery azy ireo dia miasa amin'ny fiaramanidina fisaka roa, saingy tamin'ny fiandohan'ny taona 2010, nanomboka nanandrana ny orinasa semiconductor tamin'ny fampidirana refy fahatelo amin'ny chips. Antsoina hoe 'finFET', ireo transistor vaovao ireo dia manana fantsona mipetaka avy amin'ny tampon'ny chip, manome azy ireo fifehezana tsara kokoa amin'izay mitranga ao amin'ny fantsonany, ahafahan'izy ireo mihazakazaka efa ho 40 isan-jato haingana kokoa, ary miasa amin'ny antsasaky ny angovo. Ny lafy ratsiny anefa dia tena sarotra (lafo) ny famokarana ireo puce ireo amin'izao fotoana izao.

Fa ankoatra ny fanavaozana ny transistors tsirairay, ho avy 3D chips mikendry ihany koa ny hanambatra ny informatika sy ny fitahirizana angon-drakitra ao anaty sosona mitsangana mitsangana. Amin'izao fotoana izao, ny ordinatera nentim-paharazana dia mametraka ny fitadidiana santimetatra avy amin'ny processeur-ny. Saingy amin'ny fampifangaroana ireo singa fitadidiana sy fanodinana, dia midina avy amin'ny santimetatra mankany amin'ny micrometre io halavirana io, ahafahana manatsara ny hafainganam-pandehan'ny fanodinana sy ny fanjifana angovo.

Quantum computing. Raha mijery ny ho avy, ny ampahany betsaka amin'ny informatika ambaratonga orinasa dia mety miasa eo ambanin'ny lalàna hafahafa momba ny fizika quantum. Na izany aza, noho ny maha-zava-dehibe an'ity karazana informatika ity dia nomenay ny tokony manokana izy io tamin'ny faran'ity andiany ity.

Ny super microchips dia tsy orinasa tsara

Eny ary, ny zavatra vakianao etsy ambony dia tsara sy tsara avokoa — miresaka microchips faran'izay mandaitra amin'ny angovo isika izay modely amin'ny atidohan'olombelona izay afaka mandeha amin'ny hafainganam-pandehan'ny hazavana — fa ny zava-misy dia ny indostrian'ny chip semiconductor dia tsy. mazoto loatra hamadika ireo hevitra ireo ho zava-misy vokarina faobe.

Ireo goavam-be teknolojia, toa an'i Intel, Samsung, ary AMD, dia efa nampiasa vola an'arivony tapitrisa dolara nandritra ny am-polony taona maro mba hamokarana microchips nentim-paharazana mifototra amin'ny silisiôma. Ny fifindrana amin'ny iray amin'ireo hevi-baovao voamarika etsy ambony dia midika fa manafoana ireo fampiasam-bola ireo ary mandany vola an'arivony tapitrisa fanampiny amin'ny fananganana orinasa vaovao hamokarana modely microchip vaovao izay manana firaketana momba ny varotra aotra.

Tsy ny fampiasam-bola amin'ny fotoana sy ny vola ihany no mitazona ireo orinasa semiconductor ireo. Mihena ihany koa ny fangatahan'ny mpanjifa ny microchips matanjaka kokoa. Eritrereto izao: Nandritra ny taona 90 sy ny ankamaroan'ny taona 00, dia saika nomena ny nivarotra ny solosainao na ny findainao, raha tsy isan-taona, dia isan-taona. Izany dia ahafahanao manaraka ireo rindrambaiko sy rindranasa vaovao rehetra nivoaka mba hanamora ny fiainanao sy ny asanao. Amin'izao andro izao, impiry ianao no manavao ny maodely desktop na solosaina finday farany eny an-tsena?

Rehefa mieritreritra ny findainao ianao dia manana ao am-paosinao izay heverina ho supercomputer vao 20 taona lasa izay. Ankoatra ny fitarainana momba ny fiainan'ny batterie sy ny fitadidiana, ny ankamaroan'ny telefaona novidina hatramin'ny taona 2016 dia afaka mampandeha tsara ny fampiharana na lalao finday, handefasana horonan-tsary mozika na fotoam-pivoriana maloto miaraka amin'ny SO anao, na zavatra hafa tianao hatao amin'ny anao. telefaonina. Tena mila mandany $1,000 na mihoatra isan-taona ve ianao mba hanaovana ireo zavatra ireo 10-15 isan-jato tsara kokoa? Ho hitanao ve ny fahasamihafana?

Ho an'ny ankamaroan'ny olona dia tsia ny valiny.

Ny hoavin'ny Lalàn'i Moore

Taloha, ny ankamaroan'ny famatsiam-bola amin'ny teknolojia semiconductor dia avy amin'ny fandaniana fiarovana ara-miaramila. Avy eo dia nosoloina mpanamboatra elektronika mpanjifa, ary amin'ny taona 2020-2023, hiova indray ny fampiasam-bola amin'ny fampandrosoana microchip bebe kokoa, amin'ity indray mitoraka ity avy amin'ny indostria manokana amin'ireto manaraka ireto:

Votoaty Next-Gen. Ny fampidirana ho avy amin'ny fitaovana holografika, virtoaly ary ampitomboina ho an'ny besinimaro dia hanentana ny fitakiana bebe kokoa amin'ny fandefasana angon-drakitra, indrindra fa ireo teknolojia ireo dia matotra sy miha-malaza mandritra ny faramparan'ny taona 2020.
Cloud computing. Hazavaina ao amin'ny tapany manaraka amin'ity andiany ity.
Fiara mizaka tena. Nohazavaina tsara ato aminay Hoavin'ny Fitaterana andian-dahatsoratra.
Internet ny zavatra. Hazavaina ao amin'ny antsika Internet-javatra toko ao amin'ny antsika Hoavin'ny Internet andian-dahatsoratra.
Data lehibe sy analytics. Ireo fikambanana izay mitaky fikojakojana angon-drakitra tsy tapaka—mieritrereta fa ny miaramila, ny fikarohana habakabaka, ny mpamantatra ny toetr'andro, ny fanafody, ny lozika, sns—dia hanohy hitaky solosaina matanjaka kokoa hamakafaka ireo angon-drakitra voaangona tsy mitsaha-mitombo.

Ny famatsiam-bola ho an'ny R&D ho an'ny microchips taranaka manaraka dia hisy foana, fa ny fanontaniana dia ny hoe ny haavon'ny famatsiam-bola ilaina amin'ny endrika microprocessors sarotra kokoa dia afaka manaraka ny fitakiana fitomboan'ny Lalàna Moore. Raha jerena ny vidin'ny fifindrana sy ny fivarotana endrika microchips vaovao, miaraka amin'ny fangatahan'ny mpanjifa miadana, ny fikorontanan'ny teti-bolan'ny governemanta ho avy ary ny fitotongan'ny toe-karena, dia azo inoana fa hihena na hijanona vetivety ny Lalàn'i Moore amin'ny fiandohan'ny taona 2020, alohan'ny hamerenana amin'ny faramparan'ny taona. 2020, fiandohan'ny taona 2030.

Momba ny antony hiakatra haingana indray ny Lalàn'i Moore, aleo lazaina fa tsy ny microchips mandeha amin'ny turbo ihany no revolisiona midina amin'ny fantsona informatika. Manaraka izany amin'ny andiany Future of Computers, hojerentsika ireo fironana mandrisika ny fitomboan'ny informatika rahona.