Quantumrun

kredit onyonyo: Quantumrun

Iwu Moore na-emebi emebi iji kpalite ntụgharị uche nke microchips: Ọdịnihu nke Kọmputa P4

David Tal, Onye nkwusa, Futurist
@Nwanyi_ocha
LinkedIn

Tuz, 09/15/2020 - 15:39

Kọmputa - ha bụ nnukwu ihe. Mana iji nwee ekele maka usoro na-apụta nke anyị kwugoro n'ihu n'usoro usoro Kọmputa nke Ọdịnihu anyị, anyị kwesịkwara ịghọta mgbanwe mgbanwe na-agbada pipeline mgbakọ, ma ọ bụ naanị: ọdịnihu nke microchips.

Iji nweta ihe ndị bụ isi n'ụzọ, anyị aghaghị ịghọta Iwu Moore, iwu a ma ama ugbu a Dr. Gordon E. Moore tọrọ ntọala na 1965. N'ezie, ihe Moore ghọtara n'ime iri afọ ndị ahụ niile gara aga bụ na ọnụ ọgụgụ transistors na sekit jikọtara ọnụ na-amụba okpukpu abụọ. kwa ọnwa 18 ruo 24. Nke a bụ ya mere otu kọmputa ị zụrụ taa maka $1,000 ga-eri gị $500 afọ abụọ site ugbu a.

Ihe karịrị afọ iri ise, ụlọ ọrụ semiconductor ebiela usoro iwu a na-emekọ ọnụ, na-emeghe ụzọ maka sistemụ arụmọrụ ọhụrụ, egwuregwu vidiyo, vidiyo nkwanye, ngwa mkpanaka, yana teknụzụ dijitalụ ọ bụla nke kọwapụtara omenala ọgbara ọhụrụ anyị. Mana ka ọchịchọ maka uto a dị ka ọ ga-adịgide ruo ọkara narị afọ ọzọ, silicon-ihe eji eme ihe eji arụ microchips ọgbara ọhụrụ apụtaghị ka ọ ga-egbo mkpa ahụ maka ogologo oge gafere 2021-dị ka akwụkwọ akụkọ si kwuo. ikpeazụ akụkọ si Ụzọ ụzọ teknụzụ mba ụwa maka ndị semiconductors (ITRS)

Ọ bụ physics n'ezie: ụlọ ọrụ semiconductor na-ebelata transistor n'ọ̀tụ̀tụ̀ atomic, n'oge na-adịghị anya silicon ga-adabara. Ka ụlọ ọrụ a na-agba mbọ ibelata silicon gafere oke oke ya, ka evolushọn microchip ọ bụla ga-adị ọnụ karịa.

Nke a bụ ebe anyị nọ taa. N'ime afọ ole na ole, silicon agaghịzi abụ ihe na-efu ọnụ iji wuo ọgbọ na-esote nke microchips na-egbuke egbuke. Oke a ga-amanye mgbanwe na ngwa elektrọn site na ịmanye ụlọ ọrụ semiconductor (na ọha mmadụ) ịhọrọ n'etiti nhọrọ ole na ole:

Nhọrọ nke mbụ bụ iji nwayọọ, ma ọ bụ kwụsị, mmepe dị oke ọnụ iji mee ka silicon dịkwuo ntakịrị, na-akwado ịchọta ụzọ ọhụrụ iji chepụta microchips nke na-emepụta ike nhazi karịa na-enweghị obere mbịakọta ọzọ.
Nke abuo, choputa ihe ohuru enwere ike ijikwa ihe nkpirisi di ntakiri karia silicon ka i weta otutu transistor n'ime obuna microchips di nkpa.
Nke atọ, kama ilekwasị anya na miniaturization ma ọ bụ nkwalite ojiji ike, tụgharịa uche na ọsọ nke nhazi site na ịmepụta ndị na-emepụta ihe ndị ọkachamara maka ihe eji eme ihe. Nke a nwere ike ịpụta kama ịnwe otu mgbawa izugbe, kọmpụta n'ọdịnihu nwere ike ịnwe ụyọkọ nke ibe ndị ọkachamara. Ọmụmaatụ gụnyere ibe eserese eji emezi egwuregwu vidiyo Okwu mmeghe nke Google nke mgbawa Tensor Processing Unit (TPU) bụ ọkachamara na ngwa mmụta igwe.
N'ikpeazụ, chepụta sọftụwia ọhụrụ na akụrụngwa igwe ojii nke nwere ike ịrụ ọrụ ngwa ngwa na nke ọma na-enweghị mkpa microchips denser/obere.

Kedu nhọrọ ụlọ ọrụ teknụzụ anyị ga-ahọrọ? N'ezie: ha niile.

Usoro ndụ maka Iwu Moore

Ndepụta ndị a bụ ntakịrị ntakịrị ntakịrị n'ime nsonye ọhụrụ na ogologo oge ndị asọmpi n'ime ụlọ ọrụ semiconductor ga-eji mee ka Iwu Moore dị ndụ. Akụkụ a dị ntakịrị, mana anyị ga-anwa idowe ya ka enwere ike ịgụ ya.

Ngwurugwu. Ụlọ ọrụ semiconductor ndị isi, dị ka Intel, ekwupụtalarị na ha ga-eme ya wepụ silicon ozugbo ha ruru obere ihe nrịbama nke nanometer asaa (7nm). Ndị Candidates iji dochie silicon gụnyere indium antimonide (InSb), indium gallium arsenide (InGaAs), na silicon-germanium (SiGe) mana ihe na-enweta obi ụtọ na-egosi na ọ bụ carbon nanotubes. Emere ya site na graphite-n'onwe ya nchịkọta ngwakọta nke ihe ịtụnanya, graphene — carbon nanotubes nwere ike ime ka atom buru ibu, na-arụ ọrụ nke ukwuu, ma na-eche na ọ ga-eme microchips n'ọdịnihu ihe ruru okpukpu ise ngwa ngwa n'afọ 2020.

Mgbakọ ngwa anya. Otu n'ime nnukwu ihe ịma aka n'akụkụ imebe ibe bụ ịhụ na electrons adịghị esi n'otu transistor gaa na nke ọzọ-ntụle nke na-esiwanye ike karị ozugbo ị banyere n'ogo atomic. Teknụzụ na-apụta nke kọmpụta ngwa anya na-ele anya iji photon dochie elektrọn, ebe ọkụ (ọ bụghị ọkụ eletrik) na-esi na transistor gaa na transistor. na 2017, ndị na-eme nchọpụta mere nzọụkwụ dị ukwuu na ihe mgbaru ọsọ a site n'igosipụta ike ịchekwa ozi ndị dabeere na ìhè (foto) dị ka ụda ụda na mgbawa kọmputa. N'iji usoro a, microchips nwere ike ịrụ ọrụ n'akụkụ ọsọ nke ọkụ n'afọ 2025.

Spintronics. N'ime afọ iri abụọ na mmepe, spintronic transistors na-anwa iji 'spin' nke eletrọn kama ịkwụ ụgwọ ya iji nọchite anya ozi. Ọ bụ ezie na ọ ka dị anya site na ịzụ ahịa, ọ bụrụ na edozi ya, ụdị transistor a ga-achọ naanị 10-20 millivolts iji rụọ ọrụ, ọtụtụ narị ugboro pere mpe karịa transistor nkịtị; nke a ga-ewepụkwa nsogbu ikpo ọkụ nke ụlọ ọrụ semiconductor na-eche ihu mgbe ha na-emepụta obere ibe.

Neuromorphic kọmputa na memristors. Ụzọ ọhụrụ ọhụrụ a ga-esi dozie nsogbu nhazi a na-ada ada dị n'ụbụrụ mmadụ. Ndị na-eme nchọpụta na IBM na DARPA, karịsịa, na-eduga n'ichepụta ụdị microchip ọhụrụ - mgbawa nke e mere sekit jikọtara ya ka ọ na-eṅomi usoro ụbụrụ na-esiwanye ike na nke na-abụghị nke usoro nhazi kọmputa. (Lelee nke a Akụkọ ScienceBlogs iji ghọta nke ọma ọdịiche dị n'etiti ụbụrụ mmadụ na kọmputa.) Nsonaazụ mbụ na-egosi na ibe ndị na-eṅomi ụbụrụ abụghị nanị na-arụ ọrụ nke ọma karị, ma ha na-arụ ọrụ site na iji unbelievably obere wattage karịa ugbu a microchips.

N'iji otu usoro nhazi ụbụrụ a, transistor n'onwe ya, ihe na-ewu ụlọ nke microchip kọmputa gị, nwere ike dochie anya memristor n'oge na-adịghị anya. N'ịkwado na oge "ionics", onye memristor na-enye ọtụtụ uru na-adọrọ mmasị karịa transistor omenala:

Nke mbụ, ndị memristors nwere ike icheta mmiri eletrọn na-agafe na ha-ọbụlagodi ma ọ bụrụ na ebipụla ike. Asụgharị ya, nke a pụtara otu ụbọchị ị nwere ike ịgbanye kọmputa gị n'otu ọsọ nke bọlbụ ọkụ gị.
Transistor bụ ọnụọgụ abụọ, ma ọ bụ 1s ma ọ bụ 0s. Ndị memristors, ka ọ dị ugbu a, nwere ike ịnwe steeti dị iche iche n'etiti oke ndị ahụ, dị ka 0.25, 0.5, 0.747, wdg. ohere.
Na-esote, ndị memristors achọghị silicon ka ọ rụọ ọrụ, na-emeghe ụzọ maka ụlọ ọrụ semiconductor iji nwalee iji ihe ọhụrụ mee ka microchips dịkwuo ntakịrị (dị ka akọwapụtara na mbụ).
N'ikpeazụ, yiri nchoputa nke IBM na DARPA mere n'ime kọmputa neuromorphic, microchips dabeere na memristors na-adị ngwa ngwa, na-eji obere ume, ma nwee ike ijide njupụta ozi dị elu karịa ibe ugbu a na ahịa.

3D ibe. Microchips ọdịnala na transistors na-enye ha ike na-arụ ọrụ n'ụgbọelu dị larịị, nke nwere akụkụ abụọ, mana na mbido 2010s, ụlọ ọrụ semiconductor malitere ịnwale itinye akụkụ nke atọ na ibe ha. A na-akpọ 'finFET', transistors ọhụrụ ndị a nwere ọwa nke na-esi n'elu mgbawa ahụ pụta, na-enye ha ikike ịchịkwa ihe na-eme na ọwa ha, na-enye ha ohere ịgba ọsọ fọrọ nke nta ka ọ bụrụ pasent 40 ngwa ngwa, ma jiri ọkara ike rụọ ọrụ. Otú ọ dị, akụkụ dị ala bụ na ibe ndị a siri ike karị (dị ọnụ) imepụta n'oge a.

Ma gafere redesigning onye transistor, ọdịnihu 3D ibe chọkwara ijikọ kọmpụta na nchekwa data n'ọkwa kwụkọbara kwụ ọtọ. Ugbu a, kọmpụta ọdịnala na-edobe ebe nchekwa ha centimita site na processor ya. Mana site na ijikọ ebe nchekwa na ihe nhazi, anya a na-agbada site na centimita ruo micrometers, na-eme ka mmụba dị ukwuu na nhazi ọsọ na oriri ume.

Mgbakọ kwantum. N'ileghachi anya n'ihu n'ọdịniihu, nnukwu mkpirisi ọkwa ụlọ ọrụ nwere ike ịrụ ọrụ n'okpuru iwu jọgburu onwe ya nke physics quantum. Agbanyeghị, n'ihi mkpa ụdị kọmpụta a dị, anyị nyere ya isi nke ya na njedebe nke usoro isiokwu a.

Super microchips adịghị mma azụmahịa

Ọ dị mma, yabụ ihe ị gụrụ n'elu dị mma ma dịkwa mma - anyị na-ekwu microchips na-arụ ọrụ nke ọma nke emere ka ụbụrụ mmadụ na-agba ọsọ n'ọsọ ọkụ - mana ihe bụ, ụlọ ọrụ na-eme mgbawa semiconductor abụghị. ọ na-agụsi agụụ ike ịtụgharị echiche ndị a ka ọ bụrụ eziokwu ewepụtara n'ọtụtụ ebe.

Ndị dike teknụzụ, dị ka Intel, Samsung, na AMD, etinyelarị ọtụtụ ijeri dollar n'ime ọtụtụ iri afọ iji mepụta microchip ọdịnala, dabere na silicon. Ịtụgharị na nke ọ bụla n'ime echiche ọhụrụ ndị ahụ e kwuru n'elu ga-apụta ikpochapụ ego ndị ahụ na imefu ọtụtụ ijeri ndị ọzọ n'iwu ụlọ ọrụ ọhụrụ iji mepụta ụdị microchip ọhụrụ nwere ndekọ ahịa efu.

Ọ bụghị naanị oge na itinye ego na-ejide ụlọ ọrụ semiconductor ndị a azụ. Ọchịchọ ndị na-azụ ahịa maka microchips dị ike ka na-ebelatakwa. Chee echiche banyere ya: N'ime 90s na ọtụtụ n'ime 00s, ọ fọrọ nke nta ka ọ bụrụ na ị ga-azụ ahịa na kọmputa ma ọ bụ ekwentị gị, ma ọ bụrụ na ọ bụghị kwa afọ, mgbe ahụ kwa afọ ọzọ. Nke a ga-ahapụ gị ka ị na-eji ngwa na ngwa ọhụrụ niile na-apụta iji mee ka ndụ ụlọ gị na ọrụ gị dịkwuo mfe ma dị mma. Ụbọchị ndị a, ugboro ole ka ị na-ebulite gaa na desktọpụ ma ọ bụ laptọọpụ kacha ọhụrụ na ahịa?

Mgbe ị na-eche maka ekwentị gị, ị nwere n'akpa gị ihe a ga-ewere dị ka supercomputer naanị afọ 20 gara aga. Wezụga mkpesa gbasara ndụ batrị na ebe nchekwa, ọtụtụ ekwentị a zụtara kemgbe 2016 nwere ike ịme ngwa ọ bụla ma ọ bụ egwuregwu mkpanaka, na-ebugharị vidiyo egwu ọ bụla ma ọ bụ nnọkọ ihu ọjọọ na SO gị, ma ọ bụ ihe ọ bụla ọzọ ị ga-achọ ime na gị. ekwentị. Ị ga-emefu $1,000 ma ọ bụ karịa kwa afọ iji mee ihe ndị a pasent 10-15 ka mma? Ị ga-ahụkwa ihe dị iche?

Nye ọtụtụ ndị, azịza ya bụ mba.

Ọdịnihu nke Iwu Moore

N'oge gara aga, ọtụtụ ego itinye ego na teknụzụ semiconductor sitere na mmefu nchekwa ndị agha. Ndị na-emepụta ngwa eletrọnịkị ndị ahịa nọchiri ya, yana site na 2020-2023, itinye ego na mmepe microchip ga-agbanwe ọzọ, oge a site na ụlọ ọrụ ndị ọkachamara na ndị a:

Ọdịnaya na-esote-Gen. Ọbịbịa nke holographic, mebere na akụrụngwa eziokwu agbakwunyere ọha na eze ga-akpalite ọchichọ ka ukwuu maka nkwanye data, ọkachasị ka teknụzụ ndị a tolitere ma na-etolite na ewu ewu n'oge ngwụcha afọ 2020.
Ígwé ígwé ojii. Akọwara na akụkụ na-esote nke usoro isiokwu a.
Vehiclesgbọ ala kwurula. Akọwara nke ọma na anyị Ọdịnihu nke Ụgbọ njem usoro.
Ịntanetị ihe. Akọwara na anyị Internet Ihe isi n'ime anyị Ọdịnihu nke ịntanetị usoro.
Nnukwu data na nyocha. Ndị otu na-achọ mbelata data mgbe niile - chere ndị agha, nyocha mbara igwe, ndị na-ahụ maka ihu igwe, ọgwụ, ngwa agha, wdg—ga-aga n'ihu na-achọ kọmpụta dị ike ka ha nyochaa usoro data anakọtara na-agbasawanye mgbe niile.

Ego maka R&D n'ime microchips ọgbọ na-abịa ga-adị mgbe niile, mana ajụjụ bụ ma ọkwa ego achọrọ maka ụdị microprocessors dị mgbagwoju anya nwere ike ịga n'ihu na-achọ uto nke Iwu Moore. Nyere ọnụ ahịa nke ịgbanwere na ịzụ ahịa ụdị microchips ọhụrụ, yana ọnụ ahịa ndị ahịa na-ebelata, mbelata mmefu ego gọọmentị n'ọdịnihu na ndaghachi azụ akụ na ụba, ohere bụ na Iwu Moore ga-akwụsịlata ma ọ bụ kwụsị obere oge na mbido 2020, tupu ị nwetaghachi azụ n'oge ikpeazụ. 2020s, mmalite 2030s.

Maka ihe kpatara iwu Moore ga-ebuli ọsọ ọzọ, nke ọma, ka anyị kwuo na microchips na-akwado turbo abụghị naanị mgbanwe na-agbadata pipeline. Na-esote n'usoro usoro Kọmputa nke Ọdịnihu anyị, anyị ga-enyocha usoro na-akwalite uto nke igwe ojii.