Без сомнения, наша современная жизнь зависит от компьютеров, а компьютеры зависят от процессоров на основе кремния. Компьютеры со временем продолжают совершенствоваться благодаря большей вычислительной мощности.
Закон Мура — это наблюдение, согласно которому компьютерные чипы становятся быстрее, более энергоэффективны и их производство с предсказуемой скоростью обходится дешевле. Примерно каждые восемнадцать месяцев количество транзисторов, размещенных на кремниевом чипе, удваивается. Каждое новое поколение компьютерных чипов обеспечивает меньший прирост производительности, чем предыдущее.
Закон Мура — это не закон, аналогичный трем законам движения Ньютона. Вместо этого это наблюдение за тем, что происходит в индустрии производства чипов.
Закону Мура придет конец. Наступит время, когда мы больше не сможем разместить больше процессоров на одном кремниевом чипе. Кремниевые чипы, похоже, достигли своего пика производительности и эффективности. Когда он закончится, кремниевые чипы больше не смогут содержать дополнительные транзисторы. Однако новые компьютеры и технологии потребуют более мощных и гибких процессоров.
Хотя некоторые считают, что улучшение скорости в стиле закона Мура все еще возможно, по крайней мере, до 2025 года, существует риск, что закон Мура перестанет действовать до того, как будет готова жизнеспособная замена, поэтому нам необходимо изучить альтернативы кремниевому основанные на вычислениях сегодня.
Читайте также: Квантовые компьютеры уже здесь. Они сложны и, вероятно, не сделают ваш телефон быстрее
Квантовые вычисления
Квантовые вычисления используют возможности квантовой физики, используя мощь субатомных частиц. Он обеспечит невообразимую на данный момент вычислительную мощность и скорость, обеспечиваемую так называемыми «кубитами».
Основная проблема с квантовыми вычислениями сейчас заключается в том, что те, кто работает над этой концепцией, еще не преодолели скорость, с которой задача уже выполняется с использованием традиционных кремниевых технологий. Эта скорость оставалась недосягаемой.
Читайте также: Почему процессоры не будут делать из графена
Графен и углеродные нанотрубки
Графен — это один слой атомов углерода, который считается самым прочным материалом на Земле. Он в 200 раз прочнее стали, но при этом достаточно эластичен, чтобы его можно было растянуть еще на 20–25 % от первоначальной длины. Он исключительно легкий и проводит тепло и электричество лучше, чем другие известные материалы. Графен состоит из углерода, поэтому его чрезвычайно много, но могут пройти годы, прежде чем он станет доступен для коммерческого производст
Contents
Квантовые вычисления
nc" src="https://saintist.ru/wp-content/uploads/2024/05/Moores-Law-graphene.jpg" alt="Графен по закону Мурса">Графен нельзя использовать в качестве переключателя. Кремниевые полупроводники можно включать и выключать с помощью электрического тока, а графен — нет, поэтому использование графена приведет к тому, что компьютер невозможно будет выключить.
Если графен сможет заменить кремниевые чипы, мы увидим возможность создания таких технологий, как складные ноутбуки, молниеносные транзисторы и сотовые телефоны, которые не сломаются.
Наномагнитная логика
NML зависит от масс
Графен и углеродные нанотрубки
варьируется от нескольких нанометров до нескольких сотен нанометров. Наномагнетики работают так же, как кремний, но вместо этого процесс основан на переключении намагниченности для создания двоичного кода. Для передачи данных он использует диполь-дипольное взаимодействие (взаимодействие между северным и южным полюсами магнита), а поскольку ему не требуется электричество, для его работы требуется лишь небольшое количество энергии.Холодные вычисления
Хотя это не обязательно новая технология, производители рассматривают эту концепцию как способ продлить действие закона Мура. За счет снижения температуры чипа утечка тока будет меньше. Эта низкая температура снизит пороговое напряжение, при котором переключаются транзисторы. Использование холодных вычислений может дать нам дополнительные четыре-десять лет увеличения производительности и мощности памяти.
Сложные полупроводники
Полупроводники, созданные из двух или более элементов, быстрее и эффективнее, чем один кремний. Эти полупроводники уже доступны и скоро появятся в телефонах 5G и 6G, обеспечивая им большую скорость, меньший размер и лучшее время автономной работы.
Атомный
Технологии развились до такой степени, что мы можем манипулировать материалами вплоть до атомного уровня. Чиповая технология не является исключением. IBM разработала возможный способ хранения данных в одном атоме. Сегодня для хранения одной единицы или нуля требуется 100 000 атомов.
Атомы по своей природе нестабильны, поэтому для того, чтобы этот вариант стал жизнеспособным, потребуется больше логики для таких вещей, как исправление ошибок.
Какие замены наиболее вероятны?
Сложные полупроводники — единственный жизнеспособный сегодня вариант кремниевых процессоров. Кроме того, наиболее перспективной на данный момент технологией является использование наномагнитных вычислений. Также возможно, что компьютеры будущего будут содержать слои различных технологий, каждая из которых призвана нейтрализовать недостатки другой. Но на данный момент никто не может точно предсказать, как будут выглядеть компьютеры будущего.
