7nm IBM Chip verdubbelt de prestaties, bewijst de wet van Moore tot 2018

De wet van Moore is een van die wonderen van het moderne leven die we allemaal als vanzelfsprekend beschouwen, zoals supermarkten en tandheelkunde met anesthesie.

Al 50 jaar verdubbelen computerprocessors hun prestaties. Wat is de wet van Moore en wat heeft het met jou te maken? [MakeUseOf Explains] Wat is de wet van Moore en wat heeft het met jou te maken? [MakeUseOf Explains] Pech heeft niets te maken met de wet van Moore. Als dat de associatie is die u had, verwart u het met de wet van Murphy. Je was echter niet ver weg, omdat de wet van Moore en de wet van Murphy ... Lees meer per dollar per vierkante centimeter om de 1-2 jaar. Deze exponentiële trend heeft ons van de ENIAC 500-flops (floating point-bewerkingen per seconde) naar ongeveer 54 petaflops voor de krachtigste supercomputer van vandaag gebracht, de Tianhe-2. Dat is ongeveer een tien biljoen-voudige verbetering, ruim een ​​eeuw. Dat is ongelooflijk door iemands afrekening.

Deze prestatie is al zo lang zo betrouwbaar dat het een alledaagse waarheid over computergebruik is geworden.

We nemen het als vanzelfsprekend aan.

Daarom is het zo eng dat het in de nabije toekomst allemaal tot stilstand zou kunnen komen. Een aantal fundamentele fysieke limieten convergeren om een ​​einde te maken aan de progressie van traditionele silicium computerchips. Hoewel er theoretische computertechnologie bestaat, moet u de nieuwste computertechnologie aanschouwen die u moet geloven. Bekijk enkele van de nieuwste computertechnologieën die de komende jaren de wereld van elektronica en pc's zullen transformeren. . Lees Meer dat een aantal van deze problemen zou kunnen oplossen, het feit blijft dat de voortgang momenteel vertraagt. De dagen van exponentieel verbeteren van computers zouden kunnen eindigen.

Maar nog niet helemaal.

Een nieuwe doorbraak van IBM laat zien dat de wet van Moore nog steeds poten heeft. Een onderzoeksgroep onder leiding van het bedrijf heeft een prototype laten zien voor een processor met transistorcomponenten van slechts 7 nanometer breed. Dit is de helft kleiner (en verviervoudig de prestaties) van de huidige 14 nanometer-technologie, waardoor de ondergang van de wet van Moore tot minstens 2018 wordt onderdrukt.

Dus hoe werd deze doorbraak bereikt? En wanneer kunt u deze technologie in echte apparaten verwachten??

Oude atomen, nieuwe trucs

Het nieuwe prototype is geen productiechip, maar het is geproduceerd met commercieel schaalbare technieken die de komende jaren op de markt zouden kunnen komen (het gerucht gaat dat IBM de chip graag in première zou willen zien in 2017-2018). product van IBM / SUNY, een onderzoekslaboratorium van IMB dat samenwerkt met de State University van New York, een aantal bedrijven en onderzoeksgroepen die aan het project hebben meegewerkt, waaronder SAMSUNG en Global Foundries, een bedrijf dat IBM ongeveer 1,3 miljard dollar betaalt om te over zijn onrendabele chipfabricatievleugel.

Kortom, IBM's onderzoeksgroep gemaakt twee belangrijke verbeteringen dat maakte dit mogelijk: een beter materiaal ontwikkelen en een beter etsproces ontwikkelen. Elk van deze overwint een belangrijke barrière voor de ontwikkeling van processors met een grotere dichtheid. Laten we deze allemaal een voor een bekijken.

Beter materiaal

Een van de barrières voor kleinere transistoren is eenvoudigweg het afnemende aantal atomen. een 7nm transistor heeft componenten die slechts ongeveer 35 siliciumatomen bevatten. Om stroom te laten stromen, moeten elektronen fysiek van de baan van één atoom naar die van een ander gaan. In een pure siliciumwafer, zoals traditioneel wordt gebruikt, is het moeilijk of onmogelijk om voldoende stroom te krijgen om door zo'n klein aantal atomen te stromen.

Om dit probleem op te lossen moest IBM puur silicium afstoten ten gunste van het gebruik van een legering van silicium en germanium. Dit heeft een belangrijk voordeel: het verhoogt de zogenaamde “elektron motiliteit” - het vermogen van elektronen om door het materiaal te stromen. Silicium begint slecht te functioneren op de schaal van 10 nanometer, wat een van de redenen is waarom pogingen om 10 nm-processoren te ontwikkelen tot stilstand zijn gekomen. De toevoeging van germanium springt over deze barrière.

Fijnere etsen

Er is ook de vraag hoe je objecten zo klein vormgeeft. De manier waarop computerprocessors Wat is een CPU en wat doet het? Wat is een CPU en wat doet het? Computing acroniemen zijn verwarrend. Wat is een CPU eigenlijk? En heb ik een quad- of dual-coreprocessor nodig? Hoe zit het met AMD of Intel? We zijn hier om het verschil te helpen verklaren! Read More zijn geproduceerd met behulp van extreem krachtige lasers en verschillende optieken en stencils om kleine functies te maken. De beperking hier is de golflengte van het licht, dat een limiet stelt aan hoe fijn we functies kunnen etsen.

De fabricage van chips is gedurende een lange tijd gestabiliseerd rond het gebruik van een argonfluoride-laser met een golflengte van 193 nanometer. U merkt misschien dat dit een stuk groter is dan de 14 nanometer-functies waarmee we hebben geëtst. Gelukkig is de golflengte geen harde limiet voor de resolutie. Het is mogelijk om interferentie en andere trucs te gebruiken om meer precisie te verkrijgen. Chipmakers hebben echter geen slimme ideeën meer en nu is een grote verandering nodig.

IBM heeft dat idee overgenomen door een EUV-lichtbron (Extreme Ultra Violet) te gebruiken met een golflengte van slechts 13,5 nanometer. Dit, met behulp van soortgelijke trucs als die we met argon-fluoride gebruikten, zou ons een etsresolutie moeten geven van slechts enkele nanometers met meer ontwikkeling.

Helaas moeten ook het meeste van wat we weten over chipfabricage en het grootste deel van de technologische infrastructuur die daarvoor is ontwikkeld worden weggegooid, een van de redenen waarom de technologie zo lang heeft gedroomd om tot zijn recht te komen..

Deze technologie opent de deur naar de ontwikkeling van de wet van Moore tot aan de kwantumlimiet - het punt waarop de kwantumonzekerheid rond de positie van een elektron groter is dan de transistor zelf, waardoor processorelementen zich willekeurig gedragen. Vanaf daar, echt nieuwe technologie Quantum Computers: The End of Cryptography? Quantum Computers: het einde van cryptografie? Quantum computing als idee bestaat al een tijdje - de theoretische mogelijkheid werd oorspronkelijk geïntroduceerd in 1982. In de afgelopen paar jaar is het veld dichter bij de uitvoerbaarheid gekomen. Er is meer nodig om het computerwerk verder te duwen.

De volgende vijf jaar chipproductie

Intel worstelt nog steeds om een ​​haalbare 10nm-processor te produceren. Er is geen sprake van dat de coalitie van IBM hen kan verslaan. Als dat gebeurt, zal het erop wijzen dat de machtsverhoudingen in de halfgeleiderindustrie eindelijk zijn verschoven van Intel.

De toekomst van de wet van Moore is onzeker. Het verhaal eindigt echter, het zal tumultueus zijn. Koninkrijken zullen worden gewonnen en verloren. Het zal interessant zijn om te zien wie er bovenop komt als al het stof bezinkt. En, op korte termijn, is het leuk om te weten dat de onhoudbare mars van menselijke vooruitgang niet nog minstens een paar jaar zal doorbloeden.

Ben je enthousiast voor snellere chips? Bezorgd over het einde van de wet van Moore? Laat het ons weten in de comments!

Image Credits: computer-microchip via Shutterstock, “Silicon Croda”, “Argon-ion laser,” “Logotype Intel,” door Wikimedia

Meer informatie over: Computerprocessor.