א פאַדינג מאָאָר ס געזעץ צו אָנצינדן פונדאַמענטאַל ריטינגקינג פון מיקראָטשיפּס: צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס P4

קאָמפּיוטערס - זיי זענען אַ גרויס געשעפט. אָבער צו טאַקע אָפּשאַצן די ימערדזשינג טרענדס וואָס מיר האָבן כינטיד צו ביז איצט אין אונדזער פיוטשער פון קאָמפּיוטערס סעריע, מיר אויך דאַרפֿן צו פֿאַרשטיין די רעוואַלושאַנז ספּרינט אַראָפּ די קאַמפּיוטיישאַנאַל רערנ - ליניע, אָדער פשוט: די צוקונפֿט פון מיקראָטשיפּס.

צו באַקומען די באַסיקס פון די וועג, מיר האָבן צו פֿאַרשטיין מאָר ס געזעץ, די איצט באַרימט געזעץ דר. Gordon E. Moore געגרינדעט אין 1965. יסענשאַלי, וואָס מאָר איינגעזען אַלע די יאָרצענדלינג צוריק איז אַז די נומער פון טראַנזיסטערז אין אַ ינאַגרייטיד קרייַז דאַבאַלז יעדער 18-24 חדשים. דאָס איז וואָס דער זעלביקער קאָמפּיוטער איר קויפן הייַנט פֿאַר $ 1,000 וועט קאָסטן איר $ 500 צוויי יאָר פון איצט.

פֿאַר איבער פופציק יאָר, די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע האט געלעבט אַרויף צו דעם געזעץ ס קאַמפּאַונדינג טרענדליין, פּייווינג דעם וועג פֿאַר די נייַע אָפּערייטינג סיסטעמען, ווידעא שפּילערייַ, סטרימינג ווידעא, רירעוודיק אַפּפּס, און יעדער אנדערע דיגיטאַל טעכנאָלאָגיע וואָס האט דיפיינד אונדזער מאָדערן קולטור. אָבער כאָטש די פאָדערונג פֿאַר דעם וווּקס סימז ווי עס וועט בלייבן סטאַביל פֿאַר נאָך אַ האַלב יאָרהונדערט, סיליציום - די באָדראַק מאַטעריאַל מיט אַלע מאָדערן מיקראָטשיפּס זענען געבויט מיט - טוט נישט ויסקומען ווי עס וועט טרעפן די פאָדערונג פֿאַר פיל מער דורכגעגאנגען 2021 - לויט לעצטע באַריכט פון די אינטערנאַציאָנאַלע טעכנאָלאָגיע ראָאַדמאַפּ פֿאַר סעמיקאַנדאַקטערז (ITRS)

עס ס פיזיק טאַקע: די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע איז שרינגקינג טראַנזיסטערז צו די אַטאָמישע וואָג, אַ וואָג סיליציום וועט באַלד זיין ומפּאַסיק פֿאַר. און די מער די ינדאַסטרי פרוווט צו ייַנשרומפּן סיליציום איבער זייַן אָפּטימאַל לימאַץ, די מער טייַער יעדער מיקראָטשיפּ עוואַלושאַן וועט ווערן.

דאָס איז ווו מיר זענען אין הייַנט. אין אַ ביסל יאָרן, סיליציום וועט ניט מער זיין אַ פּרייַז-עפעקטיוו מאַטעריאַל צו בויען די ווייַטער דור פון קאַטינג-ברעג מיקראָטשיפּס. דער לימיט וועט צווינגען אַ רעוואָלוציע אין עלעקטראָניק דורך פאָרסינג די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע (און געזעלשאַפט) צו קלייַבן צווישן עטלעכע אָפּציעס:

• דער ערשטער אָפּציע איז צו פּאַמעלעך, אָדער סוף, טייַער אַנטוויקלונג צו ווייַטער מיניאַטוריזע סיליציום, אין טויווע פון ​​דערגייונג ראָמאַן וועגן צו פּלאַן מיקראָטשיפּס וואָס דזשענערייט מער פּראַסעסינג מאַכט אָן נאָך מיניאַטוריזאַטיאָן.

• צווייטנס, געפֿינען נייַע מאַטעריאַלס וואָס קענען זיין מאַניפּיאַלייטיד אין פיל קלענערער וואָג ווי סיליציום צו שטאָפּן אלץ גרעסערע נומער פון טראַנזיסטערז אין אפילו דענסער מיקראָטשיפּס.

• דריט, אַנשטאָט פון פאָוקיסינג אויף מיניאַטוריזאַטיאָן אָדער מאַכט באַניץ ימפּרווומאַנץ, ריפאָוקיסט אויף די גיכקייַט פון פּראַסעסינג דורך קריייטינג פּראַסעסערז וואָס זענען ספּעשאַלייזד פֿאַר ספּעציפיש נוצן קאַסעס. דאָס קען מיינען אַנשטאָט פון איין גענעראַליסט שפּאָן, צוקונפֿט קאָמפּיוטערס קען האָבן אַ קנויל פון מומכע טשיפּס. ביישפילן אַרייַננעמען גראַפיקס טשיפּס געניצט צו פֿאַרבעסערן ווידעא שפּילערייַ Google'ס הקדמה פון די Tensor Processing Unit (TPU) שפּאָן וואָס ספּעשאַלייזיז אין מאַשין לערנען אַפּלאַקיישאַנז.

• צום סוף, פּלאַן נייַע ווייכווארג און וואָלקן ינפראַסטראַקטשער וואָס קענען אַרבעטן פאַסטער און מער יפישאַנטלי אָן נויטיק דענסער / סמאָלער מיקראָטשיפּס.

וואָס אָפּציע וועט אונדזער טעק אינדוסטריע קלייַבן? רעאַליסטיש: אַלע פון ​​זיי.

די לייפליין פֿאַר מאָר ס געזעץ

די פאלגענדע רשימה איז אַ קורץ בליק אין די נאָענט און לאַנג-טערמין ינאָווויישאַנז וואָס קאָמפּעטיטאָרס אין די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע וועלן נוצן צו האַלטן Moore's Law לעבעדיק. דער טייל איז אַ ביסל געדיכט, אָבער מיר וועלן פּרובירן צו האַלטן עס ליינעוודיק.

נאַנאָמאַטעריאַלס. לידינג סעמיקאַנדאַקטער קאָמפּאַניעס, ווי ינטעל, האָבן שוין מודיע אַז זיי וועלן קאַפּ סיליציום אַמאָל זיי דערגרייכן מיניאַטוריזאַטיאָן וואָג פון זיבן נאַנאָמעטער (7 נם). קאַנדאַדייץ צו פאַרבייַטן סיליציום אַרייַננעמען ינדיום אַנטימאָנידע (ינסב), ינדיום גאַליום אַרסענידע (InGaAs), און סיליציום-גערמאַניום (SiGe), אָבער דער מאַטעריאַל וואָס איז געטינג די מערסט יקסייטמאַנט איז טשאַד נאַנאָטובעס. געמאכט פון גראַפייט - זיך אַ קאָמפּאָסיטע אָנלייגן פון די ווונדער מאַטעריאַל, גראַפענע - טשאַד נאַנאָטובעס קענען זיין געמאכט אַטאָמס דיק, זענען גאָר קאַנדאַקטיוו, און זענען עסטימאַטעד צו מאַכן צוקונפֿט מיקראָטשיפּס אַרויף צו פינף מאָל פאַסטער אין 2020.

אָפּטיש קאַמפּיוטינג. איינער פון די ביגאַסט טשאַלאַנדזשיז אַרום דיזיינינג טשיפּס איז צו ענשור אַז עלעקטראָנס טאָן ניט שפּרינגען פון איין טראַנזיסטאָר צו אנדערן - אַ באַטראַכטונג וואָס ווערט ינפאַנאַטלי האַרדער אַמאָל איר אַרייַן די אַטאָמישע מדרגה. די ימערדזשינג טעק פון אָפּטיש קאַמפּיוטינג קוקט צו פאַרבייַטן עלעקטראָנס מיט פאָטאָנס, וואָס ליכט (ניט עלעקטרע) איז דורכגעגאנגען פון טראַנזיסטאָר צו טראַנזיסטאָר. אין קסנומקס, ריסערטשערז גענומען אַ ריז שריט צו דעם ציל דורך דעמאַנסטרייטינג די פיייקייַט צו קראָם ליכט-באזירט אינפֿאָרמאַציע (פאָטאַנז) ווי געזונט כוואליעס אויף אַ קאָמפּיוטער שפּאָן. מיט דעם צוגאַנג, מיקראָטשיפּס קען אַרבעטן לעבן די גיכקייַט פון ליכט אין 2025.

ספּינטראָניקס. איבער צוויי יאָרצענדלינג אין אַנטוויקלונג, ספּינטראָניק טראַנזיסטערז פּרווון צו נוצן די 'שפּין' פון אַן עלעקטראָן אַנשטאָט פון זייַן אָפּצאָל צו פאָרשטעלן אינפֿאָרמאַציע. כאָטש עס איז נאָך אַ לאַנג וועג פון קאַמערשאַליזיישאַן, אויב סאַלווד, די פאָרעם פון טראַנזיסטאָר וועט נאָר דאַרפֿן 10-20 מיליוואָלץ צו אַרבעטן, הונדערטער מאל קלענערער ווי קאַנווענשאַנאַל טראַנזיסטערז; דאָס וואָלט אויך באַזייַטיקן די אָוווערכיטינג ישוז וואָס סעמיקאַנדאַקטער קאָמפּאַניעס האָבן ווען זיי פּראָדוצירן אלץ קלענערער טשיפּס.

נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג און מעמריסטאָרס. אן אנדער ראָמאַן צוגאַנג צו סאַלווינג דעם לומינג פּראַסעסינג קריזיס ליגט אין דעם מענטש מאַרך. רעסעאַרטשערס ביי IBM און DARPA, אין באַזונדער, פירן די אַנטוויקלונג פון אַ נייַע סאָרט פון מיקראָטשיפּ - אַ שפּאָן וועמענס ינאַגרייטיד סערקאַץ זענען דיזיינד צו נאָכקרימען די מאַרך ס מער דיסענטראַלייזד און ניט-לינעאַר צוגאַנג צו קאַמפּיוטינג. (קוק אויס דעם ScienceBlogs אַרטיקל צו בעסער פֿאַרשטיין די דיפעראַנסיז צווישן דעם מענטש מאַרך און קאָמפּיוטערס.) פרי רעזולטאטן אָנווייַזן אַז טשיפּס וואָס נאָכקרימען דעם מאַרך זענען נישט בלויז באטייטיק מער עפעקטיוו, אָבער זיי אַרבעטן מיט אַנבאַליוואַבאַל ווייניקער וואַטידזש ווי קראַנט טאָג מיקראָטשיפּס.

ניצן דעם זעלבן מאַרך מאָדעלינג צוגאַנג, דער טראַנזיסטאָר זיך, די פּראַווערביאַל בנין בלאָק פון דיין קאָמפּיוטער ס מיקראָטשיפּ, קען באַלד זיין ריפּלייסט דורך די מעמריסטאָר. אין די "יאָניקס" טקופע, אַ מעמריסטאָר אָפפערס אַ נומער פון טשיקאַווע אַדוואַנטידזשיז איבער דעם טראדיציאנעלן טראַנזיסטאָר:

• ערשטער, מעמריסטאָרס קענען געדענקען די עלעקטראָן לויפן גייט דורך זיי - אפילו אויב די מאַכט איז שנייַדן. איבערגעזעצט, דאָס מיינט אַז איין טאָג איר קען קער אויף דיין קאָמפּיוטער אין דער זעלביקער גיכקייַט ווי דיין ליכט ציבעלע.

• טראַנזיסטערז זענען ביינערי, אָדער 1 ס אָדער 0 ס. מעמריסטאָרס, דערווייַל, קענען האָבן אַ פאַרשיידנקייַט פון שטאַטן צווישן די עקסטרעמעס, ווי 0.25, 0.5, 0.747, אאז"ו ו פּאַסאַבילאַטיז.

• דערנאָך, מעמריסטאָרס טאָן ניט דאַרפֿן סיליציום צו פונקציאָנירן, עפן דעם וועג פֿאַר די סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע צו עקספּערימענט מיט ניצן נייַע מאַטעריאַלס צו ווייַטער מיניאַטוריזירן מיקראָטשיפּס (ווי אַוטליינד פריער).

• צום סוף, ענלעך צו די פיינדינגז פון IBM און DARPA אין נעוראָמאָרפיק קאַמפּיוטינג, מיקראָטשיפּס באזירט אויף מעמריסטאָרס זענען פאַסטער, נוצן ווייניקער ענערגיע און קען האַלטן אַ העכער אינפֿאָרמאַציע געדיכטקייַט ווי טשיפּס איצט אויף די מאַרק.

3 ד טשיפּס. טראַדיציאָנעלע מיקראָטשיפּס און די טראַנזיסטערז וואָס מאַכט זיי אַרבעטן אויף אַ פלאַך, צוויי-דימענשאַנאַל פלאַך, אָבער אין די פרי 2010 ס, האַלב-קאָנדוקטאָר קאָמפּאַניעס אנגעהויבן עקספּערימענט מיט אַ דריט ויסמעסטונג צו זייער טשיפּס. גערופֿן 'finFET', די נייַע טראַנזיסטערז האָבן אַ קאַנאַל וואָס שטעכן אַרויף פון די שפּאָן ס ייבערפלאַך, געבן זיי בעסער קאָנטראָל איבער וואָס איז פארגעקומען אין זייער טשאַנאַלז, אַלאַוינג זיי צו לויפן קימאַט 40 פּראָצענט פאַסטער, און אַרבעטן מיט האַלב די ענערגיע. די דאַונסייד, אָבער, איז אַז די טשיפּס זענען באטייטיק מער שווער (טייַער) צו פּראָדוצירן אין דעם מאָמענט.

אבער ווייַטער פון רידיזיינינג די יחיד טראַנזיסטערז, צוקונפֿט 3 ד טשיפּס אויך ציל צו פאַרבינדן קאַמפּיוטינג און דאַטן סטאָרידזש אין ווערטיקלי סטאַקט לייַערס. רעכט איצט, בעקאַבאָלעדיק קאָמפּיוטערס הויז זייער זכּרון סטיקס סענטימעטער פון זייַן פּראַסעסער. אָבער דורך ינטאַגרייטינג די זיקאָרן און פּראַסעסינג קאַמפּאָונאַנץ, די דיסטאַנסע טראפנס פון סענטימעטער צו מיקראָמעטער, וואָס אַלאַוז אַ ריזיק פֿאַרבעסערונג אין פּראַסעסינג ספּידז און ענערגיע קאַנסאַמשאַן.

קוואַנטום קאַמפּיוטינג. קוקן ווייַטער אין דער צוקונפֿט, אַ גרויס שטיק פון פאַרנעמונג מדרגה קאַמפּיוטינג קען אַרבעטן אונטער די פריקי געזעצן פון קוואַנטום פיזיק. אָבער, רעכט צו דער וויכטיקייט פון דעם סאָרט פון קאַמפּיוטינג, מיר געגעבן עס זיין אייגענע קאַפּיטל אין די סוף פון די סעריע.

סופּער מיקראָטשיפּס זענען נישט גוט געשעפט

אָוקיי, אַזוי וואָס איר לייענען אויבן איז אַלע גוט און גוט - מיר רעדן הינטער ענערגיע-עפעקטיוו מיקראָטשיפּס מאָדעלעד נאָך די מענטשלעך מאַרך וואָס קענען לויפן מיט די גיכקייַט פון ליכט - אָבער די זאַך איז, די סעמיקאַנדאַקטער שפּאָן-מאכן אינדוסטריע איז נישט איבערהויפט ליב צו פארוואנדלען די דאזיקע באגריפן אין א מאסן פראדוצירטער ווירקלעכקייט.

טעק דזשייאַנץ, ווי ינטעל, סאַמסונג און אַמד, האָבן שוין ינוועסטאַד ביליאַנז פון דאָללאַרס איבער דעקאַדעס צו פּראָדוצירן טראדיציאנעלן, סיליציום-באזירט מיקראָטשיפּס. יבעררוק צו קיין פון די ראָמאַן קאַנסעפּס דערמאנט אויבן וואָלט מיינען סקראַפּינג די ינוועסטמאַנץ און ספּענדינג ביליאַנז מער אויף קאַנסטראַקטינג נייַ פאבריקן צו מאַסע-פּראָדוצירן נייַ מיקראָטשיפּ מאָדעלס וואָס האָבן אַ סאַלעס שפּור רעקאָרד פון נול.

עס איז נישט בלויז די צייט און געלט ינוועסמאַנט וואָס האַלטן די סעמיקאַנדאַקטער קאָמפּאַניעס צוריק. די קאַנסומער פאָדערונג פֿאַר אלץ מער שטאַרק מיקראָטשיפּס איז אויך אויף די וויין. טראַכטן וועגן אים: בעשאַס די 90 ס און רובֿ פון די 00 ס, עס איז געווען כּמעט אַ געגעבן אַז איר'ד האַנדל אין דיין קאָמפּיוטער אָדער טעלעפאָן, אויב נישט יעדער יאָר, דעמאָלט יעדער אנדערע יאָר. דאָס וואָלט לאָזן איר האַלטן זיך מיט אַלע די נייַע ווייכווארג און אַפּלאַקיישאַנז וואָס זענען ארויס צו מאַכן דיין היים און אַרבעט לעבן גרינגער און בעסער. די טעג, ווי אָפט טאָן איר אַפּגרייד צו די לעצטע דעסקטאַפּ אָדער לאַפּטאַפּ מאָדעל אויף די מאַרק?

ווען איר טראַכטן פון דיין סמאַרטפאָנע, איר האָט אין דיין קעשענע וואָס וואָלט זיין געהאלטן אַ סופּערקאַמפּיוטער בלויז 20 יאָר צוריק. חוץ טענות וועגן באַטאַרייע לעבן און זכּרון, רובֿ פאָנעס געקויפט זינט 2016 זענען בישליימעס טויגעוודיק צו לויפן קיין אַפּ אָדער רירעוודיק שפּיל, סטרימינג קיין מוזיק ווידעא אָדער שטיפעריש פאַסעטימינג סעסיע מיט דיין SO, אָדער רובֿ עפּעס אַנדערש איר וואָלט וועלן צו טאָן אויף דיין. טעלעפאָן. צי איר טאַקע דאַרפֿן צו פאַרברענגען $ 1,000 אָדער מער יעדער יאָר צו טאָן די טינגז 10-15 פּראָצענט בעסער? וואָלט איר אפילו באַמערקן די חילוק?

פֿאַר רובֿ מענטשן, די ענטפער איז ניט.

די צוקונפֿט פון מאָר ס געזעץ

אין דער פאַרגאַנגענהייט, רובֿ ינוועסמאַנט פאַנדינג אין סעמיקאַנדאַקטער טעק געקומען פֿון מיליטעריש פאַרטיידיקונג ספּענדינג. עס איז דעמאָלט ריפּלייסט דורך קאַנסומער עלעקטראָניק מאַניאַפאַקטשערערז, און דורך 2020-2023, די לידינג ינוועסמאַנט אין ווייַטער מיקראָטשיפּ אַנטוויקלונג וועט יבעררוק ווידער, דאָס מאָל פון ינדאַסטריז וואָס ספּעשאַלייז אין די פאלגענדע:

• דער אינהאַלט פון דער ווייַטער-גענ. די קומענדיקע הקדמה פון כאַלאַגראַפיק, ווירטואַל און פאַרגרעסערט פאַקט דעוויסעס צו די אַלגעמיינע ציבור וועט ספּור אַ גרעסערע פאָדערונג פֿאַר דאַטן סטרימינג, ספּעציעל ווי די טעקנאַלאַדזשיז דערוואַקסן און וואַקסן אין פּאָפּולאַריטעט אין די שפּעט 2020 ס.

• וואָלקן קאַמפּיוטינג. דערקלערט אין דער ווייַטער טייל פון דעם סעריע.

• אָטאַנאַמאַס וועהיקלעס. דערקלערט ונ דורך אין אונדזער צוקונפֿט פון טראַנספּאָרטאַטיאָן סעריע.

• אינטערנעט פון זאכן. דערקלערט אין אונדזער אַרטיקל אינטערנעט פון טהינגס קאַפּיטל אין אונדזער צוקונפֿט פון די אינטערנעט סעריע.

• גרויס דאַטן און אַנאַליטיקס. אָרגאַנאַזיישאַנז וואָס דאַרפן רעגולער דאַטן קראַנטשינג - טראַכטן די מיליטער, פּלאַץ עקספּלעריישאַן, וועטער פאָרקאַסטערז, פאַרמאַסוטיקאַלז, לאַדזשיסטיקס, אאז"ו ו - וועלן פאָרזעצן צו פאָדערן ינקריסינגלי שטאַרק קאָמפּיוטערס צו אַנאַלייז זייער טאָמיד יקספּאַנדינג סעט פון געזאמלט דאַטן.

פאַנדינג פֿאַר R&D אין דער ווייַטער-דור מיקראָטשיפּס וועט שטענדיק עקסיסטירן, אָבער די קשיא איז צי די פאַנדינג מדרגה דארף פֿאַר מער קאָמפּליצירט פארמען פון מייקראָופּראַסעסערז קענען האַלטן זיך מיט די וווּקס פאדערונגען פון מאָר ס געזעץ. געגעבן די קאָס פון סוויטשינג צו און קאַמערשאַלייזינג נייַע פארמען פון מיקראָטשיפּס, צוזאַמען מיט סלאָוינג קאַנסומער פאָדערונג, צוקונפֿט רעגירונג בודזשעט קראַנטשעס און עקאָנאָמיש ריסעשאַנז, גיכער זענען אַז מאָר ס געזעץ וועט פּאַמעלעך אָדער האַלטן בעקיצער אין די פרי 2020 ס, איידער פּיקינג צוריק אין די שפּעט 2020 ס, פרי 2030 ס.

ווי פֿאַר וואָס מאָר ס געזעץ וועט פאַרגרעסערן גיכקייַט ווידער, נו, לאָמיר נאָר זאָגן אַז טורבאָ-Powered מיקראָטשיפּס זענען נישט די בלויז רעוואָלוציע וואָס קומט אַראָפּ די קאַמפּיוטינג רערנ - ליניע. ווייַטער אין אונדזער צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס סעריע, מיר וועלן ויספאָרשן די טרענדס וואָס פיואַלז די וווּקס פון וואָלקן קאַמפּיוטינג.

צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס סעריע

ימערדזשינג באַניצער ינטערפייסיז צו רידיפיין מענטשהייַט: צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס P1

צוקונפֿט פון ווייכווארג אַנטוויקלונג: צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס פּ2

די דיגיטאַל סטאָרידזש רעוואָלוציע: צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס P3

וואָלקן קאַמפּיוטינג ווערט דיסענטראַלייזד: צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס P5

פארוואס קאָנקורירן לענדער צו בויען די ביגאַסט סופּערקאַמפּיוטערז? צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס P6

ווי קוואַנטום קאָמפּיוטערס וועט טוישן די וועלט: צוקונפֿט פון קאָמפּיוטערס P7