مائيڪروچپس جي بنيادي نظرثاني کي جنم ڏيڻ لاءِ هڪ ختم ٿيڻ وارو مور جو قانون: ڪمپيوٽرن جو مستقبل P4

ڪمپيوٽر - اهي هڪ قسم جو وڏو معاملو آهن. پر حقيقت ۾ اڀرندڙ رجحانن جي تعريف ڪرڻ لاءِ اسان هن وقت تائين اسان جي ڪمپيوٽرن جي مستقبل جي سيريز ۾ اشارو ڪيو آهي، اسان کي پڻ سمجهڻ جي ضرورت آهي انقلابن کي اڳتي وڌڻ واري ڪمپيوٽيشنل پائپ لائن، يا بس: مائڪروچپس جو مستقبل.

بنيادي ڳالهين کي سمجهڻ لاءِ، اسان کي مور جي قانون کي سمجهڻو پوندو، جيڪو هاڻ مشهور قانون ڊاڪٽر گورڊن اي مور 1965ع ۾ ٺهرايو هو. بنيادي طور تي، مور کي اهي سڀ ڏهاڪا اڳ احساس ٿيو ته هڪ مربوط سرڪٽ ۾ ٽرانسسٽرن جو تعداد ٻيڻو ٿي ويندو آهي. هر 18 کان 24 مهينن تائين. اهو ئي سبب آهي ته اهو ساڳيو ڪمپيوٽر جيڪو توهان اڄ $1,000 ۾ خريد ڪيو آهي توهان جي قيمت هاڻي کان ٻه سال 500 ڊالر ٿيندي.

پنجاهه سالن کان مٿي، سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري هن قانون جي ٺهڪندڙ رجحان لائن تي قائم رهي، نئين آپريٽنگ سسٽم، ويڊيو گيمز، اسٽريمنگ ويڊيو، موبائل ايپس، ۽ هر ٻي ڊجيٽل ٽيڪنالاجي لاءِ رستو هموار ڪندي جنهن اسان جي جديد ثقافت کي بيان ڪيو آهي. پر جڏهن ته هن واڌ جي طلب ظاهر ٿئي ٿي ته اها اڃا اڌ صديءَ تائين مستحڪم رهندي، سلڪون- بيڊرڪ مواد جنهن سان سڀ جديد مائڪروچپس ٺهيل آهن- ائين نٿو لڳي ته اهو 2021 جي گهڻي عرصي جي طلب کي پورو ڪندو- مطابق. کان آخري رپورٽ سيمي ڪنڊڪٽرز لاءِ انٽرنيشنل ٽيڪنالاجي روڊ ميپ (ITRS)

حقيقت ۾ اها فزڪس آهي: سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري ٽرانسٽرز کي ايٽمي پيماني تي ڇڪي رهي آهي، هڪ اسڪيل سلکان جلد ئي ان لاءِ نا مناسب هوندو. ۽ جيتري وڌيڪ هي صنعت سلکان کي ڇڪڻ جي ڪوشش ڪري ٿي ان جي بهترين حدن کان، وڌيڪ قيمتي هر مائڪروچپ ارتقاء بڻجي ويندي.

هي آهي جتي اسان اڄ آهيون. ڪجهه سالن ۾، سلڪون هاڻي هڪ قيمتي مواد نه هوندو جيڪو ايندڙ نسل جي جديد مائڪروچپس ٺاهڻ لاء. هي حد اليڪٽرانڪس ۾ هڪ انقلاب کي مجبور ڪندي سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري (۽ سماج) کي ڪجهه اختيارن مان چونڊڻ لاءِ مجبور ڪندي:

• پهريون اختيار سست يا ختم ڪرڻ آهي، سستي يا ختم ڪرڻ، سستي ترقي، سلڪون کي وڌيڪ ننڍو ڪرڻ لاء، نئين طريقن کي ڳولڻ جي حق ۾ مائڪروچپس کي ڊزائين ڪرڻ لاء جيڪي وڌيڪ پروسيسنگ پاور پيدا ڪن ٿيون بغير اضافي ننڍي ڪرڻ جي.

• ٻيو، نوان مواد ڳولھيو جيڪي سلڪون جي ڀيٽ ۾ تمام ننڍڙن اسڪيلن تي ھلائي سگھجن ٿا ته جيئن ان کان وڌيڪ گھڻي تعداد ۾ ٽرانزيسٽرن کي اڃا به گھڻا مائڪرو چپس ۾ ڀريو وڃي.

• ٽيون، گھٽ ڪرڻ يا طاقت جي استعمال جي بهتري تي ڌيان ڏيڻ جي بدران، پروسيسرز ٺاهڻ جي ذريعي پروسيسنگ جي رفتار تي ڌيان ڏيو جيڪي مخصوص استعمال جي ڪيسن لاء خاص آهن. ان جو مطلب ٿي سگھي ٿو ھڪڙي جنرلسٽ چپ جي بدران، مستقبل جي ڪمپيوٽرن ۾ اسپيشلسٽ چپس جو ڪلستر ھوندو. مثالن ۾ وڊيو گيمز کي بهتر ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ گرافڪس چپس شامل آهن گوگل جو تعارف ٽينسر پروسيسنگ يونٽ (TPU) چپ جيڪا مشين لرننگ ايپليڪيشنن ۾ ماهر آهي.

• آخرڪار، نئون سافٽ ويئر ۽ ڪلائوڊ انفراسٽرڪچر ٺاهيو جيڪو تيز ۽ وڌيڪ ڪارائتو ڪم ڪري سگھي ٿو بغير denser/ننڍن مائڪروچپس جي.

ڪهڙو اختيار اسان جي ٽيڪني صنعت چونڊيندو؟ حقيقي طور تي: اهي سڀئي.

مور جي قانون لاءِ لائف لائن

ھيٺ ڏنل فهرست ھڪڙي مختصر جھلڪ آھي ويجهي ۽ ڊگھي مدي واري جدت جي مقابلي ۾ سيمڪڊڪٽر انڊسٽري اندر مدمقابل مور جي قانون کي زنده رکڻ لاءِ استعمال ڪندا. هي حصو ٿورڙو گندو آهي، پر اسان ان کي پڙهڻ جي قابل رکڻ جي ڪوشش ڪنداسين.

نانو مادو. معروف سيمڪڊڪٽر ڪمپنيون، جهڙوڪ Intel، اڳ ۾ ئي اعلان ڪيو آهي ته اهي ڪندا سلڪون ڇڏڻ هڪ دفعو اهي ست نانو ميٽرز (7nm) جي ننڍي پيماني تي پهچي ويندا آهن. سلکان کي تبديل ڪرڻ جي اميدوارن ۾ شامل آهن انڊيم اينٽيمونائيڊ (InSb)، انڊيم گيليم آرسنائيڊ (InGaAs)، ۽ سلڪون-جرمينيم (SiGe) پر اهو مواد جيڪو سڀ کان وڌيڪ جوش حاصل ڪري رهيو آهي ڪاربن نانوٽوبس آهي. گريفائٽ مان ٺهيل آهي- پاڻ هڪ جامع اسٽيڪ آهي حيرت واري مواد جو، گرافين- ڪاربن نانوٽوبس ايٽم کي ٿلهو بڻائي سگهجي ٿو، انتهائي چالاڪ آهن، ۽ اندازو لڳايو ويو آهي ته مستقبل ۾ 2020 تائين پنج دفعا تيزيءَ سان مائيڪروچپس ٺاهيا ويندا.

بصري ڪمپيوٽنگ. چپس کي ڊزائين ڪرڻ جي چوڌاري سڀ کان وڏو چئلينج اهو يقيني بڻائڻ آهي ته اليڪٽران هڪ ٽرانزسٽر کان ٻئي ڏانهن نه وڃن- هڪ غور جيڪو توهان جي ايٽمي سطح ۾ داخل ٿيڻ کان پوء لامحدود طور تي سخت ٿي ويندو آهي. آپٽيڪل ڪمپيوٽنگ جي اڀرندڙ ٽيڪنالوجي نظر اچي ٿي ته اليڪٽرانن کي ڦوٽانن سان تبديل ڪري، جنهن سان روشني (بجلي نه) ٽرانزسٽر کان ٽرانزسٽر تائين منتقل ٿئي ٿي. 2017 ۾، محققن هن مقصد جي طرف هڪ وڏو قدم کنيو آهي روشني تي ٻڌل معلومات (فوٽونز) کي ڪمپيوٽر جي چپ تي آواز جي لهرن وانگر محفوظ ڪرڻ جي صلاحيت جو مظاهرو ڪندي. هن طريقي کي استعمال ڪندي، مائڪروچپس 2025 تائين روشني جي رفتار جي ويجهو ڪم ڪري سگهندا.

اسپينٽرونڪس. ترقيءَ ۾ ٻن ڏهاڪن کان وڌيڪ، اسپنٽرونڪ ٽرانزسٽرز معلومات جي نمائندگي ڪرڻ لاءِ ان جي چارج بدران اليڪٽران جي ’اسپن‘ کي استعمال ڪرڻ جي ڪوشش ڪندا آهن. جڏهن ته اڃا ڪمرشلائيزيشن کان هڪ ڊگهو رستو آهي، جيڪڏهن حل ڪيو وڃي ته، ٽرانزسٽر جي هن شڪل کي هلائڻ لاءِ صرف 10-20 ملي وولٽ جي ضرورت پوندي، روايتي ٽرانزسٽر کان سوين ڀيرا ننڍا. اهو به ختم ڪري ڇڏيندو overheating مسئلن سيمي ڪنڊڪٽر ڪمپنين کي منهن جڏهن ڪڏهن به ننڍي چپس پيدا ڪرڻ.

نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ ۽ يادگار. هن وڌندڙ پروسيسنگ بحران کي حل ڪرڻ لاءِ هڪ ٻيو نئون طريقو انساني دماغ ۾ آهي. IBM ۽ DARPA جا محقق، خاص طور تي، هڪ نئين قسم جي مائڪروچپ جي ترقي جي اڳواڻي ڪري رهيا آهن- هڪ چپ جنهن جي مربوط سرڪٽ دماغ جي وڌيڪ غير مرڪزي ۽ غير لڪير واري طريقي سان ڪمپيوٽنگ جي نقل ڪرڻ لاء ٺهيل آهن. (هي چيڪ ڪريو سائنس بلاگز آرٽيڪل انساني دماغ ۽ ڪمپيوٽرن جي وچ ۾ فرق کي بهتر سمجهڻ لاءِ.) ابتدائي نتيجن مان ظاهر ٿئي ٿو ته دماغ جي نقل ڪندڙ چپس نه رڳو گهڻو ڪارائتو آهن، پر اهي اڄڪلهه جي مائڪروچپس جي ڀيٽ ۾ ناقابل اعتبار حد تائين گهٽ واٽ استعمال ڪندي هلن ٿيون.

هن ساڳي دماغي ماڊلنگ جي طريقي کي استعمال ڪندي، ٽرانزسٽر پاڻ، توهان جي ڪمپيوٽر جي مائڪروچپ جي بلڊنگ بلاڪ، جلد ئي ميمسٽريٽر طرفان تبديل ٿي سگهي ٿو. "ionics" دور ۾ داخل ٿيڻ سان، هڪ يادگار روايتي ٽرانزسٽر جي ڀيٽ ۾ ڪيترائي دلچسپ فائدا پيش ڪري ٿو:

• پهرين، يادگار انهن مان گذرندڙ اليڪٽران جي وهڪري کي ياد ڪري سگهن ٿا- جيتوڻيڪ پاور ڪٽيل هجي. ترجمو ڪيو ويو، ان جو مطلب آهي ته هڪ ڏينهن توهان پنهنجي ڪمپيوٽر کي ساڳئي رفتار تي آن ڪري سگهو ٿا جيئن توهان جي روشني بلب.

• ٽرانسسٽر بائنري آهن، يا ته 1s يا 0s. يادگيريون، ان دوران، انهن حدن جي وچ ۾ مختلف حالتون رکي سگهن ٿيون، جهڙوڪ 0.25، 0.5، 0.747، وغيره. هي يادگيريون اسان جي دماغن ۾ synapses وانگر ڪم ڪنديون آهن، ۽ اها هڪ وڏي ڳالهه آهي ڇو ته اهو مستقبل جي ڪمپيوٽنگ جي هڪ حد کي کولي سگهي ٿو. امڪان.

• اڳيون، يادگيرين کي ڪم ڪرڻ لاءِ سلڪون جي ضرورت نه هوندي آهي، سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري لاءِ رستو کولڻ لاءِ نئين مواد کي استعمال ڪرڻ سان تجربا ڪرڻ لاءِ مائڪروچپس کي وڌيڪ ننڍو ڪرڻ لاءِ (جيئن اڳ بيان ڪيو ويو آهي).

• آخرڪار، IBM ۽ DARPA پاران نيورومورفڪ ڪمپيوٽنگ ۾ پيدا ڪيل نتيجن وانگر، ياداشتن تي ٻڌل مائڪروچپس تيز آهن، گهٽ توانائي استعمال ڪن ٿيون، ۽ مارڪيٽ تي موجود چپس جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ معلومات جي کثافت رکي سگهي ٿي.

3D چپس. روايتي مائيڪروچپس ۽ ٽرانزيسٽر جيڪي انهن کي طاقت ڏين ٿا اهي هڪ فليٽ، ٻه طرفي جهاز تي هلن ٿا، پر 2010 جي شروعات ۾، سيمي ڪنڊڪٽر ڪمپنين پنهنجي چپس ۾ ٽيون طول و عرض شامل ڪرڻ جو تجربو شروع ڪيو. 'finFET' سڏجي ٿو، انهن نئين ٽرانزيسٽرن وٽ هڪ چينل آهي جيڪو چپ جي مٿاڇري کان مٿي چڙهندو آهي، انهن کي بهتر ڪنٽرول ڏئي ٿو ته انهن جي چينلن ۾ ڇا ٿئي ٿو، انهن کي تقريباً 40 سيڪڙو تيز هلڻ جي اجازت ڏئي ٿو، ۽ اڌ توانائي استعمال ڪندي هلائڻ جي اجازت ڏئي ٿو. جڏهن ته، نقصان اهو آهي ته اهي چپس هن وقت پيدا ڪرڻ ۾ تمام گهڻو ڏکيو (قيمتي) آهن.

پر انفرادي ٽرانزسٽرن کي ٻيهر ترتيب ڏيڻ کان ٻاهر، مستقبل 3D چپس عمودي طور تي اسٽيڪ ٿيل تہن ۾ ڪمپيوٽنگ ۽ ڊيٽا اسٽوريج کي گڏ ڪرڻ جو مقصد پڻ. في الحال، روايتي ڪمپيوٽرن ۾ گھرن ٿا انهن جي ياداشت کي ان جي پروسيسر کان سينٽي ميٽر. پر ميموري ۽ پروسيسنگ حصن کي ضم ڪرڻ سان، اهو فاصلو سينٽي ميٽرن کان مائڪرو ميٽر تائين گهٽجي ٿو، پروسيسنگ جي رفتار ۽ توانائي جي استعمال ۾ وڏي سڌاري کي چالو ڪري ٿو.

مقدار جي حساب سان. مستقبل ۾ وڌيڪ ڏسندي، انٽرپرائز ليول ڪمپيوٽنگ جو هڪ وڏو حصو ڪوانٽم فزڪس جي عجيب قانونن تحت ڪم ڪري سگهي ٿو. بهرحال، هن قسم جي ڪمپيوٽنگ جي اهميت جي ڪري، اسان هن سيريز جي بلڪل آخر ۾ ان کي پنهنجو باب ڏنو.

سپر مائڪروچپس سٺو ڪاروبار نه آهن

ٺيڪ آهي، پوءِ جيڪو توهان مٿي پڙهيو آهي اهو تمام سٺو ۽ سٺو آهي- اسان ڳالهائي رهيا آهيون الٽرا انرجي-ايفيئنٽ مائڪروچپس جيڪي انساني دماغ جي نموني سان ٺهيل آهن جيڪي روشنيءَ جي رفتار سان هلي سگهن ٿيون- پر ڳالهه اها آهي ته، سيمي ڪنڊڪٽر چپ ٺاهڻ واري صنعت نه آهي. انهن تصورن کي وڏي پئماني تي پيدا ڪيل حقيقت ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ تمام گهڻو خواهشمند آهي.

ٽيڪ جايون، جهڙوڪ Intel، Samsung، ۽ AMD، اڳ ۾ ئي ڏهاڪن کان وٺي اربين ڊالر خرچ ڪري چڪا آهن روايتي، سلکان تي ٻڌل مائڪروچپس پيدا ڪرڻ لاء. مٿي ذڪر ڪيل ناول جي ڪنهن به تصور ڏانهن منتقل ڪرڻ جو مطلب اهو هوندو ته انهن سيڙپڪاري کي ختم ڪرڻ ۽ نئين فيڪٽريز ٺاهڻ تي بلين وڌيڪ خرچ ڪرڻ لاءِ نئين مائڪروچپ ماڊل وڏي پئماني تي پيدا ڪرڻ جن جو سيلز ٽريڪ رڪارڊ صفر آهي.

اهو صرف وقت ۽ پئسو سيڙپڪاري ناهي جيڪو انهن سيمڪڊڪٽر ڪمپنين کي واپس رکي ٿو. هميشه کان وڌيڪ طاقتور مائڪروچپس جي صارفين جي طلب پڻ ختم ٿي وئي آهي. ان جي باري ۾ سوچيو: 90 ۽ 00 جي ڏهاڪي دوران، اهو لڳ ڀڳ ڏنو ويو هو ته توهان پنهنجي ڪمپيوٽر يا فون ۾ واپار ڪندا، جيڪڏهن هر سال نه، پوء هر سال. اهو توهان کي سڀني نئين سافٽ ويئر ۽ ايپليڪيشنن سان گڏ رکڻ جي اجازت ڏيندو جيڪي توهان جي گهر ۽ ڪم جي زندگي کي آسان ۽ بهتر بڻائڻ لاء ٻاهر نڪرندا هئا. اهي ڏينهن، ڪيترا ڀيرا توهان مارڪيٽ تي جديد ڊيسڪ ٽاپ يا ليپ ٽاپ ماڊل کي اپڊيٽ ڪندا آهيو؟

جڏهن توهان پنهنجي سمارٽ فون جي باري ۾ سوچيو ٿا، توهان جي کيسي ۾ آهي جيڪو صرف 20 سال اڳ هڪ سپر ڪمپيوٽر سمجهيو ويندو هو. بيٽري جي زندگي ۽ ميموري بابت شڪايتن کان علاوه، 2016 کان خريد ڪيل اڪثر فون ڪنهن به ايپ يا موبائيل گيم کي هلائڻ، ڪنهن به ميوزڪ وڊيو کي اسٽريم ڪرڻ يا توهان جي SO سان شرارتي فيڪس ٽائيمنگ سيشن ڪرڻ جي قابل آهن، يا ٻيو ڪجهه به جيڪو توهان چاهيو ٿا ته فون. ڇا توهان واقعي 1,000-10 سيڪڙو بهتر ڪرڻ لاءِ هر سال $15 يا وڌيڪ خرچ ڪرڻ جي ضرورت آهي؟ ڇا توهان به فرق محسوس ڪندا؟

اڪثر ماڻهن لاء، جواب نه آهي.

مور جي قانون جو مستقبل

ماضي ۾، سيمي ڪنڊڪٽر ٽيڪ ۾ سڀ کان وڌيڪ سيڙپڪاري فنڊ فوجي دفاعي خرچن مان آيا. ان کان پوءِ ان کي تبديل ڪيو ويو صارفين جي اليڪٽرانڪس ٺاهيندڙن پاران، ۽ 2020-2023 تائين، وڌيڪ مائڪروچپ جي ترقي ۾ اهم سيڙپڪاري ٻيهر تبديل ٿي ويندي، هن ڀيري صنعتن مان جيڪي هيٺين ۾ ماهر آهن:

• ايندڙ نسل جو مواد. عام عوام لاءِ هولوگرافڪ، ورچوئل ۽ اگمينٽيڊ ريئلٽي ڊيوائسز جو ايندڙ تعارف ڊيٽا اسٽريمنگ لاءِ وڏي گهرج کي اڀاريندو، خاص طور تي جيئن اهي ٽيڪنالاجيون پختو ٿين ٿيون ۽ 2020ع جي ڏهاڪي ۾ مقبوليت ۾ وڌن ٿيون.

• Cloud computing. ان سلسلي جي ايندڙ حصي ۾ وضاحت ڪئي ويندي.

• خودمختيار گاڏيون. اسان جي تفصيل سان وضاحت ڪئي وئي آهي ٽرانسپورٽ جو مستقبل سيريز جي.

• شين جو انٽرنيٽ. اسان ۾ وضاحت ڪئي وئي آهي شيء جي انٽرنيٽ باب اسان ۾ انٽرنيٽ جو مستقبل سيريز جي.

• وڏي ڊيٽا ۽ تجزياتي. تنظيمون جن کي باقاعده ڊيٽا جي خرابي جي ضرورت هوندي آهي - سوچيو ته فوج، خلائي ڳولا، موسم جي اڳڪٿي ڪندڙ، دواسازي، لاجسٽڪس، وغيره - انهن جي گڏ ڪيل ڊيٽا جي مسلسل وڌندڙ سيٽن جو تجزيو ڪرڻ لاء وڌندڙ طاقتور ڪمپيوٽرن جو مطالبو جاري رکندو.

ايندڙ نسل جي مائڪروچپس ۾ R&D لاءِ فنڊنگ هميشه موجود هوندي، پر سوال اهو آهي ته ڇا مائڪرو پروسيسرز جي وڌيڪ پيچيده شڪلين لاءِ گهربل فنڊنگ جي سطح مور جي قانون جي ترقي جي مطالبن کي پورو ڪري سگهي ٿي. مائيڪروچپس جي نون شڪلن کي تبديل ڪرڻ ۽ ڪمرشلائيز ڪرڻ جي قيمت کي نظر ۾ رکندي، صارفين جي طلب کي سست ڪرڻ، مستقبل جي حڪومتي بجيٽ جي بحرانن ۽ معاشي بحرانن سان گڏ، امڪان آهن ته مور جو قانون 2020ع جي شروعات ۾ مختصر طور تي سست يا بند ٿي ويندو، دير سان واپس وٺڻ کان اڳ. 2020s، 2030s جي شروعات.

جيئن ته ڇو مور جو قانون ٻيهر رفتار کي کڻندو، خير، اچو ته صرف اهو چوڻ ڏيو ته ٽربو طاقتور مائڪروچپس واحد انقلاب نه آهن جيڪي ڪمپيوٽنگ پائپ لائن هيٺ اچي رهيا آهن. اسان جي مستقبل جي ڪمپيوٽرن جي سيريز ۾ اڳتي، اسان ڪلائوڊ ڪمپيوٽنگ جي ترقي کي تيز ڪرڻ واري رجحانات کي ڳوليندا سين.

ڪمپيوٽر سيريز جو مستقبل

اڀرندڙ يوزر انٽرفيس انسانيت کي ٻيهر بيان ڪرڻ لاءِ: ڪمپيوٽرن جو مستقبل P1

سافٽ ويئر ڊولپمينٽ جو مستقبل: ڪمپيوٽرن جو مستقبل P2

ڊجيٽل اسٽوريج انقلاب: ڪمپيوٽرن جو مستقبل P3

ڪلائوڊ ڪمپيوٽنگ غير مرڪزي ٿي وڃي ٿي: ڪمپيوٽرن جو مستقبل P5

ملڪ سڀ کان وڏو سپر ڪمپيوٽر ٺاهڻ لاءِ مقابلو ڇو ڪري رهيا آهن؟ ڪمپيوٽرن جو مستقبل P6

ڪئين Quantum ڪمپيوٽرن دنيا کي تبديل ڪندا: ڪمپيوٽرن جو مستقبل P7