መሰረታዊ የማይክሮ ቺፖችን እንደገና ለማሰብ እየከሰመ ያለው የሙር ህግ፡ የኮምፒውተሮች የወደፊት P4

ኮምፒውተሮች - እነሱ ትልቅ ነገር ናቸው። ነገር ግን በወደፊት የኮምፒዩተሮች ተከታታዮቻችን ላይ እስካሁን የጠቆምናቸውን አዳዲስ አዝማሚያዎች በእውነት ለማድነቅ የስሌት ቧንቧ መስመርን የሚያሽከረክሩትን አብዮቶች ወይም በቀላሉ፡ የማይክሮ ቺፖችን የወደፊት ሁኔታ መረዳት አለብን።

መሰረታዊ ነገሮችን ከመንገድ ላይ ለመውጣት አሁን ታዋቂውን ህግ ዶ/ር ጎርደን ኢ ሙር እ.ኤ.አ. በ1965 የተመሰረተውን የሙር ህግን መረዳት አለብን።በመሰረቱ፣ ሙር እነዚያን ሁሉ አስርት ዓመታት በፊት የተገነዘበው በተቀናጀ ወረዳ ውስጥ ያሉ ትራንዚስተሮች ቁጥር በእጥፍ እንደሚጨምር ነው። በየ 18 እስከ 24 ወራት. ለዚህም ነው ዛሬ በ1,000 ዶላር የምትገዛው ኮምፒውተር ከሁለት አመት በኋላ 500 ዶላር የሚያስወጣህ።

ከሃምሳ ዓመታት በላይ፣ ሴሚኮንዳክተር ኢንደስትሪው በዚህ ህግ የተዋሃደውን የአዝማሚያ መስመር ኖሯል፣ ለአዲሶቹ ስርዓተ ክወናዎች፣ የቪዲዮ ጌሞች፣ የዥረት ቪዲዮ፣ የሞባይል መተግበሪያዎች እና ሌሎች ዘመናዊ ባህላችንን ለገለፁት ሌሎች ዲጂታል ቴክኖሎጂዎች መንገድ ይከፍታል። ግን የዚህ እድገት ፍላጎት ለተጨማሪ ግማሽ ምዕተ-አመት የተረጋጋ የሚመስል ቢመስልም ፣ ሁሉም ዘመናዊ ማይክሮ ችፖች የተገነቡት ሲሊኮን - በ 2021 ለረጅም ጊዜ ያለፈውን ፍላጎት የሚያሟላ አይመስልም - በ እ.ኤ.አ. የመጨረሻው ሪፖርት ከ ዓለም አቀፍ የቴክኖሎጂ ፍኖተ ካርታ ለሴሚኮንዳክተሮች (ITRS)

እሱ በእርግጥ ፊዚክስ ነው፡ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ትራንዚስተሮችን ወደ አቶሚክ ሚዛን እየጠበበ ነው፣ የሲሊኮን ልኬት በቅርቡ ለዚህ ተስማሚ አይሆንም። እና ይህ ኢንዱስትሪ ሲሊከንን ከትክክለኛው ገደብ በላይ ለማሳነስ በሞከሩ ቁጥር እያንዳንዱ የማይክሮ ቺፕ ዝግመተ ለውጥ የበለጠ ውድ ይሆናል።

ዛሬ ላይ ያለነው እዚህ ላይ ነው። በጥቂት አመታት ውስጥ, ሲሊከን ከአሁን በኋላ ወጪ ቆጣቢ ቁሳዊ አይሆንም ቀጣዩ ትውልድ መቁረጫ-ጫፍ ማይክሮ ቺፖችን ለመገንባት. ይህ ገደብ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪውን (እና ማህበረሰብን) ከጥቂት አማራጮች መካከል እንዲመርጡ በማስገደድ በኤሌክትሮኒክስ ውስጥ አብዮትን ያስገድዳል፡

• የመጀመሪያው አማራጭ ሲሊከንን የበለጠ ለማቃለል ውድ የሆነ ልማትን ማቀዝቀዝ ወይም ማብቃት ሲሆን ይህም ያለ ተጨማሪ አነስተኛ የማቀነባበሪያ ኃይል የሚያመነጩ ማይክሮ ቺፖችን ለመንደፍ አዳዲስ መንገዶችን መፈለግ ነው።

• ሁለተኛ፣ እጅግ በጣም ብዙ የሆኑ ትራንዚስተሮችን ወደ ጥቅጥቅ ያሉ ማይክሮ ቺፖች ለማስገባት ከሲሊኮን በጣም ትንሽ በሆነ መጠን ሊሠሩ የሚችሉ አዳዲስ ቁሳቁሶችን ያግኙ።

• በሶስተኛ ደረጃ፣ በትንሽነት ወይም በሃይል አጠቃቀም ማሻሻያዎች ላይ ከማተኮር ይልቅ ለተወሰኑ የአጠቃቀም ጉዳዮች ልዩ የሆኑ ፕሮሰሰሮችን በመፍጠር በሂደቱ ፍጥነት ላይ ያተኩሩ። ይህ ማለት አንድ አጠቃላይ ቺፖችን ከመያዝ ይልቅ የወደፊት ኮምፒተሮች የልዩ ቺፖች ስብስብ ሊኖራቸው ይችላል። ምሳሌዎች የቪዲዮ ጨዋታዎችን ለማሻሻል የሚያገለግሉ የግራፊክስ ቺፖችን ያካትታሉ የጉግል መግቢያ በማሽን መማሪያ አፕሊኬሽኖች ላይ የሚያተኩረው የ Tensor Processing Unit (TPU) ቺፕ።

• በመጨረሻም ጥቅጥቅ ያለ/ትንንሽ ማይክሮ ቺፖችን ሳያስፈልጋቸው በፍጥነት እና በብቃት የሚሰሩ አዳዲስ ሶፍትዌሮችን እና የደመና መሠረተ ልማትን ንድፍ።

የእኛ የቴክኖሎጂ ኢንዱስትሪ የትኛውን አማራጭ ይመርጣል? በእውነቱ: ሁሉም.

የሙር ህግ የህይወት መስመር

የሚከተለው ዝርዝር በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ ያሉ ተወዳዳሪዎች የሙርን ህግ በሕይወት ለማቆየት ስለሚጠቀሙባቸው የቅርብ እና የረጅም ጊዜ ፈጠራዎች አጭር ፍንጭ ነው። ይህ ክፍል ትንሽ ጥቅጥቅ ያለ ነው፣ ነገር ግን እንዲነበብ ለማድረግ እንሞክራለን።

Nanomaterials. እንደ ኢንቴል ያሉ መሪ ሴሚኮንዳክተር ኩባንያዎች እንደሚያደርጉት ከወዲሁ አስታውቀዋል ሲሊኮን ይጥሉ የሰባት ናኖሜትሮች (7nm) አነስተኛ ደረጃ ላይ ከደረሱ በኋላ። ሲሊከንን ለመተካት እጩዎች ኢንዲየም አንቲሞኒድ (ኢንኤስቢ)፣ ኢንዲየም ጋሊየም አርሴናይድ (InGaAs) እና ሲሊከን-ጀርማኒየም (SiGe) ያካትታሉ ነገር ግን ከፍተኛ ደስታን እያገኘ ያለው ቁሳቁስ የካርቦን ናኖቱብስ ይመስላል። ከግራፋይት የተሰራ—እራሱ የተዋሃደ የአስደናቂው ቁሳቁስ፣ግራፊን—ካርቦን ናኖቱብስ አተሞች ወፍራም፣ እጅግ በጣም ምቹ እና ወደፊት የማይክሮ ቺፖችን በ2020 አምስት እጥፍ እንደሚፈጥኑ ይገመታል።

ኦፕቲካል ኮምፒውተር. ቺፖችን በመንደፍ ዙሪያ ካሉት ትልቁ ፈተናዎች አንዱ ኤሌክትሮኖች ከአንዱ ትራንዚስተር ወደ ሌላው እንዳይዘለሉ ማረጋገጥ ነው - ይህ ግምት ወደ አቶሚክ ደረጃ ከገቡ በኋላ እጅግ በጣም ከባድ ይሆናል። ብቅ ብቅ ያለው የኦፕቲካል ኮምፒውቲንግ ቴክኖሎጂ ኤሌክትሮኖችን በፎቶኖች በመተካት ብርሃን (ኤሌትሪክ ሳይሆን) ከትራንዚስተር ወደ ትራንዚስተር ይተላለፋል። 2017 ውስጥተመራማሪዎች ብርሃንን መሰረት ያደረጉ መረጃዎችን (ፎቶዎችን) በኮምፒውተር ቺፕ ላይ የድምፅ ሞገዶችን የማከማቸት ችሎታን በማሳየት ወደዚህ ግብ ለመድረስ አንድ ትልቅ እርምጃ ወስደዋል። ይህን አካሄድ በመጠቀም ማይክሮ ቺፖች በ2025 ከብርሃን ፍጥነት አጠገብ ሊሰሩ ይችላሉ።

ስፒንትሮኒክ. ከሁለት አስርት ዓመታት በላይ በዕድገት ውስጥ፣ ስፒንትሮኒክ ትራንዚስተሮች መረጃን ለመወከል ከክፍያው ይልቅ የኤሌክትሮን 'ስፒን' ለመጠቀም ይሞክራሉ። አሁንም ከገበያ ማሻሻያ ብዙ ርቀት ላይ እያለ፣ ከተፈታ፣ ይህ ትራንዚስተር ቅጽ ለመስራት ከ10-20 ሚሊቮልት ብቻ ያስፈልገዋል፣ ይህም ከተለመደው ትራንዚስተሮች በመቶዎች ለሚቆጠሩ ጊዜያት ያነሰ ነው። ይህ ደግሞ ሴሚኮንዳክተር ኩባንያዎች ትናንሽ ቺፖችን በሚያመርቱበት ጊዜ የሚያጋጥሟቸውን የሙቀት መጨመር ችግሮች ያስወግዳል።

ኒውሮሞርፊክ ኮምፒዩቲንግ እና ሜሞሪስቶርስ. ይህን እያንዣበበ ያለውን ሂደት ቀውስ ለመፍታት ሌላው አዲስ አቀራረብ በሰው አእምሮ ውስጥ ነው። የአይቢኤም እና የ DARPA ተመራማሪዎች በተለይም አዲስ የማይክሮ ቺፕ አይነትን እየመሩ ናቸው—የተቀናጁ ዑደቶች የአዕምሮን ያልተማከለ እና ቀጥተኛ ያልሆነ የኮምፒዩተር አሰራርን ለመኮረጅ ነው። (ይህን ተመልከት ScienceBlogs ጽሑፍ በሰው አንጎል እና በኮምፒዩተር መካከል ያለውን ልዩነት የበለጠ ለመረዳት።) ቀደምት ውጤቶች እንደሚያመለክቱት አንጎልን የሚመስሉ ቺፖችን በከፍተኛ ሁኔታ ውጤታማ ብቻ ሳይሆን የሚሠሩት ከአሁኑ የማይክሮ ቺፖች ያነሰ ዋት በመጠቀም ነው።

ይህንኑ የአንጎል ሞዴሊንግ ዘዴ በመጠቀም፣ ትራንዚስተር ራሱ፣ የኮምፒዩተራችሁ ማይክሮ ቺፕ ምሳሌያዊ ግንባታ በቅርቡ በ memristor ሊተካ ይችላል። በ “ionics” ዘመንን በማስተዋወቅ አንድ ማስታወሻ ከባህላዊ ትራንዚስተር ይልቅ በርካታ አስደሳች ጥቅሞችን ይሰጣል-

• በመጀመሪያ, memristors በእነሱ ውስጥ የሚያልፈውን የኤሌክትሮን ፍሰት ማስታወስ ይችላሉ-ኃይል ቢቋረጥም. ሲተረጎም ይህ ማለት አንድ ቀን ኮምፒተርዎን ልክ እንደ አምፖልዎ በተመሳሳይ ፍጥነት ማብራት ይችላሉ ማለት ነው።

• ትራንዚስተሮች ሁለትዮሽ ናቸው፣ ወይ 1s ወይም 0s። Memristors፣ ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ በእነዚያ ጽንፎች መካከል እንደ 0.25፣ 0.5፣ 0.747፣ ወዘተ ያሉ የተለያዩ ግዛቶች ሊኖራቸው ይችላል። ዕድሎች.

• በመቀጠል፣ ሜምሪስተሮች እንዲሠራ ሲሊኮን አያስፈልጋቸውም ፣ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪው አዳዲስ ቁሳቁሶችን በመጠቀም ማይክሮ ቺፖችን የበለጠ ለማሳነስ (ቀደም ሲል እንደተገለጸው) ለመሞከር መንገዱን ይከፍታል።

• በመጨረሻም፣ IBM እና DARPA በኒውሮሞርፊክ ኮምፒዩቲንግ ከተደረጉት ግኝቶች ጋር በሚመሳሰል መልኩ፣ በሜምሪስቶር ላይ የተመሰረቱ ማይክሮ ችፖች ፈጣን ናቸው፣ አነስተኛ ጉልበት ይጠቀማሉ እና በአሁኑ ጊዜ በገበያ ላይ ካሉ ቺፕስ የበለጠ የመረጃ እፍጋትን ይይዛሉ።

3D ቺፕስ. ባህላዊ ማይክሮ ችፕስ እና ኃይል የሚሰጣቸው ትራንዚስተሮች የሚሠሩት በጠፍጣፋ ባለ ሁለት ገጽታ አውሮፕላን ነው፣ ነገር ግን በ2010ዎቹ መጀመሪያ ላይ ሴሚኮንዳክተር ኩባንያዎች ሦስተኛውን መጠን በቺፕቻቸው ላይ በመጨመር ሙከራ ማድረግ ጀመሩ። ‹ፊንፌት› እየተባለ የሚጠራው እነዚህ አዳዲስ ትራንዚስተሮች ከቺፑ ላይ ተጣብቆ የሚወጣ ቻናል ያላቸው ሲሆን ይህም በቻናሎቻቸው ላይ በሚደረጉት ነገሮች ላይ የተሻለ ቁጥጥር በማድረግ ወደ 40 በመቶ የሚጠጋ ፍጥነት እንዲሰሩ እና ግማሹን ሃይል በመጠቀም የሚሰሩ ናቸው። ጉዳቱ ግን እነዚህ ቺፖች በአሁኑ ጊዜ ለማምረት በጣም አስቸጋሪ (ዋጋ) መሆናቸው ነው።

ነገር ግን የግለሰብ ትራንዚስተሮችን እንደገና ከማዘጋጀት ባሻገር, የወደፊት 3D ቺፕስ እንዲሁም ኮምፒውቲንግ እና የውሂብ ማከማቻን በአቀባዊ በተደረደሩ ንብርብሮች ውስጥ ለማጣመር አላማ አለው። በአሁኑ ጊዜ ባህላዊ ኮምፒውተሮች የማስታወሻ ዱላዎቻቸውን ከአቀነባባሪው ሴንቲሜትር ያኖራሉ። ነገር ግን የማህደረ ትውስታ እና የማቀነባበሪያ ክፍሎችን በማዋሃድ, ይህ ርቀት ከሴንቲሜትር ወደ ማይክሮሜትሮች ይወርዳል, ይህም በሂደት ፍጥነት እና በሃይል ፍጆታ ላይ ትልቅ መሻሻል ያደርጋል.

የኳንተም ስሌት. ወደ ፊት የበለጠ ስንመለከት፣ ትልቅ የድርጅት ደረጃ ስሌት በኳንተም ፊዚክስ አስፈሪ ህጎች ስር ሊሰራ ይችላል። ይሁን እንጂ የዚህ ዓይነቱ ስሌት አስፈላጊነት ምክንያት በዚህ ተከታታይ መጨረሻ ላይ የራሱን ምዕራፍ ሰጥተናል.

ሱፐር ማይክሮ ቺፖች ጥሩ ንግድ አይደሉም

እሺ፣ ከላይ ያነበብከው ነገር ጥሩ እና ጥሩ ነው— እያወራን ያለነው እጅግ በጣም ኢነርጂ ቆጣቢ ማይክሮ ቺፖችን በብርሃን ፍጥነት መሮጥ በሚችሉ የሰው አንጎል አምሳያ ነው - ነገሩ ግን ሴሚኮንዳክተር ቺፕ ማምረቻ ኢንዱስትሪ አይደለም እነዚህን ፅንሰ-ሀሳቦች በጅምላ ወደተመረተ እውነታ ለመቀየር ከመጠን በላይ ጉጉት።

እንደ ኢንቴል፣ ሳምሰንግ እና ኤኤምዲ ያሉ ግዙፍ የቴክኖሎጂ ኩባንያዎች በባህላዊ እና በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ማይክሮ ቺፖችን ለማምረት ለበርካታ አስርት ዓመታት በቢሊዮን የሚቆጠር ገንዘብ አውጥተዋል። ከላይ ወደተጠቀሱት ወደ የትኛውም ልብ ወለድ ፅንሰ-ሀሳቦች መቀየር ማለት እነዚያን ኢንቨስትመንቶች ማስቀረት እና አዳዲስ ፋብሪካዎችን በመገንባት ላይ በቢሊዮኖች የሚቆጠር ተጨማሪ ወጪ በማድረግ አዳዲስ የማይክሮ ቺፕ ሞዴሎችን በጅምላ ለማምረት ዜሮ የሆነ የሽያጭ ታሪክ አለው።

እነዚህ ሴሚኮንዳክተር ኩባንያዎችን ወደ ኋላ የሚይዘው የጊዜ እና የገንዘብ ኢንቨስትመንት ብቻ አይደለም። የሸማቾች ፍላጎት ከጊዜ ወደ ጊዜ ይበልጥ ኃይለኛ የማይክሮ ችፕስ ፍላጎትም እየቀነሰ ነው። እስቲ አስቡት፡ በ90ዎቹ እና በአብዛኛዎቹ 00ዎቹ ዓመታት፣ በየአመቱ ካልሆነ በየአመቱ ካልሆነ በኮምፒውተርህ ወይም በስልክህ እንድትገበያይ የተሰጠ ነበር ማለት ይቻላል። ይህ የቤትዎን እና የስራ ህይወትዎን ቀላል እና የተሻለ ለማድረግ የሚወጡትን ሁሉንም ሶፍትዌሮች እና መተግበሪያዎች እንዲከታተሉ ያስችልዎታል። በአሁኑ ጊዜ፣ በገበያ ላይ ወዳለው የቅርብ ጊዜ የዴስክቶፕ ወይም የላፕቶፕ ሞዴል ምን ያህል ጊዜ ያሻሽላሉ?

ስማርት ፎንህን ስታስብ የዛሬ 20 አመት በፊት እንደ ሱፐር ኮምፒዩተር የሚቆጠር በኪስህ ውስጥ አለህ። ከ2016 ጀምሮ የተገዙት የባትሪ ህይወት እና ሚሞሪ ቅሬታዎች ካሉት ቅሬታዎች በተጨማሪ ማንኛውንም አፕ ወይም የሞባይል ጌም ማሰራት ፣ማንኛውንም የሙዚቃ ቪዲዮ ወይም ባለጌ የገፅታ ቆይታ ከእርስዎ SO ጋር ማሰራጨት ፣ወይም ሌሎች በእርስዎ ላይ ሊያደርጉት የሚፈልጉትን ማንኛውንም ነገር በፍፁም ብቃት አላቸው። ስልክ. እነዚህን ነገሮች ከ1,000-10 በመቶ የተሻለ ለማድረግ በየአመቱ 15 ዶላር ወይም ከዚያ በላይ ማውጣት ያስፈልግዎታል? ልዩነቱን እንኳን ታስተውላለህ?

ለብዙ ሰዎች መልሱ አይሆንም ነው።

የሙር ሕግ የወደፊት ዕጣ

ቀደም ባሉት ጊዜያት ለሴሚኮንዳክተር ቴክኖሎጂ የሚደረገው አብዛኛው የኢንቨስትመንት ገንዘብ የተገኘው ከወታደራዊ መከላከያ ወጪዎች ነው። ከዚያ በኋላ በተጠቃሚ ኤሌክትሮኒክስ አምራቾች ተተካ እና በ 2020-2023 ወደ ተጨማሪ የማይክሮ ቺፕ ልማት የሚመራ ኢንቬስትመንት እንደገና ይቀየራል ፣ በዚህ ጊዜ በሚከተሉት ውስጥ ከተካተቱት ኢንዱስትሪዎች ።

• ቀጣይ-Gen ይዘት. መጪው የሆሎግራፊክ፣ ምናባዊ እና የተጨመሩ የእውነታ መሣሪያዎችን ወደ አጠቃላይ ህዝብ ማስተዋወቅ በተለይም እነዚህ ቴክኖሎጂዎች በ2020ዎቹ መገባደጃ ላይ እየበሰሉ እና በታዋቂነት እያደጉ ሲሄዱ የውሂብ ዥረት ከፍተኛ ፍላጎትን ያነሳሳል።

• የደመና ማስላት. በዚህ ተከታታይ ክፍል በሚቀጥለው ክፍል ተብራርቷል.

• ገለልተኛ ተሽከርካሪዎች. በእኛ ውስጥ በደንብ ተብራርቷል የመጓጓዣ የወደፊት ተከታታይ.

• የነገሮች በይነመረብ. በእኛ ውስጥ ተብራርቷል ነገሮች የበይነመረብ ምዕራፍ በእኛ የበይነመረብ የወደፊት ተከታታይ.

• ትልቅ መረጃ እና ትንታኔ. መደበኛ የመረጃ መሰባበር የሚያስፈልጋቸው ድርጅቶች - ወታደሩን ያስቡ ፣ የጠፈር ምርምር ፣ የአየር ሁኔታ ትንበያ ባለሙያዎች ፣ ፋርማሲዩቲካል ፣ ሎጂስቲክስ ፣ ወዘተ - ከጊዜ ወደ ጊዜ እየተስፋፉ ያሉትን የተሰበሰቡ መረጃዎችን ለመተንተን በጣም ኃይለኛ ኮምፒተሮችን ይፈልጋሉ።

ለR&D ለቀጣይ ትውልድ የማይክሮ ቺፖች የገንዘብ ድጋፍ ሁልጊዜ ይኖራል፣ ነገር ግን ጥያቄው ለተወሳሰቡ የማይክሮፕሮሰሰሮች የሚያስፈልገው የገንዘብ መጠን የሙር ህግ የእድገት ፍላጎቶችን ሊከተል ይችላል ወይ የሚለው ነው። ወደ አዲስ የማይክሮ ቺፕ ዓይነቶች ለመቀየር እና ለገበያ ለማቅረብ ከሚያስወጣው ወጪ፣ ከሸማቾች ፍላጎት መቀዛቀዝ፣ የመንግስት የበጀት ችግር እና የኢኮኖሚ ድቀት ጋር ተዳምሮ፣ ዕድሉ የሙር ህግ በ2020ዎቹ መጀመሪያ ላይ ለአጭር ጊዜ የሚቆም ወይም የሚቆም ይሆናል። 2020ዎቹ፣ 2030ዎቹ መጀመሪያ።

የሙር ህግ ለምን ፍጥነትን እንደሚጨምር ፣ ጥሩ ፣ በቱርቦ-የተጎላበቱ ማይክሮ ቺፖች በኮምፒዩተር ቧንቧ መስመር ላይ የሚወርዱ አብዮት ብቻ አይደሉም እንበል። በቀጣይ በወደፊት የኮምፒውተሮች ተከታታዮቻችን፣ የደመና ማስላት እድገትን የሚያፋጥኑትን አዝማሚያዎች እንቃኛለን።

የኮምፒተር ተከታታይ የወደፊት

የሰው ልጅን እንደገና ለመወሰን ብቅ ያሉ የተጠቃሚ በይነገጾች፡ የኮምፒውተሮች የወደፊት P1

የሶፍትዌር ልማት የወደፊት፡ የኮምፒዩተሮች የወደፊት ዕጣ P2

የዲጂታል ማከማቻ አብዮት፡ የኮምፒተሮች የወደፊት P3

ክላውድ ማስላት ያልተማከለ ይሆናል፡ የኮምፒውተሮች የወደፊት P5

ለምንድነው ሀገራት ትልቁን ሱፐር ኮምፒውተሮችን ለመገንባት የሚወዳደሩት? የኮምፒተሮች የወደፊት P6

ኳንተም ኮምፒውተሮች ዓለምን እንዴት እንደሚለውጡ፡ የኮምፒዩተሮች የወደፊት ዕጣ P7