Quantumrun

Deynta sawirka: Quantumrun

Sharciga Moore ee sii yaraanaya si uu u kiciyo dib-u-eegista aasaasiga ah ee microchips: Mustaqbalka Kombiyuutarada P4

David Tal, Publisher, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Talaado, 09/15/2020 - 15:39

Kombiyuutarrada - waa nooc heshiis weyn. Laakiin si aan runtii uga mahadcelino isbeddellada soo ifbaxaya ee aan ka dhawaajinnay taxanahayaga mustaqbalka ee Kumbiyuutarrada, waxaan sidoo kale u baahannahay inaan fahamno kacaannada hoos u dhigaya dhuumaha xisaabinta, ama si fudud: mustaqbalka microchips.

Si aan aasaaska uga saarno jidka, waa inaan fahamnaa Sharciga Moore, sharciga hadda caanka ah Dr. Gordon E. Moore oo la aasaasay 1965. Dhab ahaan, waxa Moore ogaaday dhammaan tobaneeyo sano ka hor waa in tirada transistors ee wareegga isku dhafan ay labanlaabmaan. 18 ilaa 24 bilood kasta. Tani waa sababta isla kumbuyuutarka aad maanta ku iibsatay $1,000 uu kuugu kici doono $500 laba sano ka dib.

In ka badan konton sano, warshadaha semiconductor-ku waxay ku noolaayeen habka isku dhafka sharcigan, iyagoo u gogol xaaraya hababka cusub ee hawlgalka, ciyaaraha fiidyaha, fiidyaha streaming, apps mobile, iyo tiknoolajiyada kale ee dhijitaalka ah ee qeexay dhaqankeena casriga ah. Laakiin iyada oo baahida koritaankani ay u muuqato inay sii jiri doonto nus qarni kale, silikoon - agabka sariirta ee dhammaan microchips-yada casriga ah ayaa lagu dhisay - uma muuqdaan inay dabooli doonaan baahidaas muddo dheer ee 2021-sida laga soo xigtay warbixintii ugu dambeysay Tubta Tignoolajiyada Caalamiga ah ee Semiconductors (ITRS)

Runtii waa fiisigis: warshadaha semiconductor-ka waxay ku sii yaraanayaan transistor-ka ilaa miisaanka atomikada, miisaan silikoon ayaa dhawaan noqon doonta mid aan ku haboonayn. Iyo inbadan oo warshadani ay isku daydo inay yareyso silikoon ee dhaaftay xadkeedii ugu fiicnaa, waa qaali qaali kasta oo microchip kastaa wuxuu noqon doonaa.

Waa halka aan maanta joogno. Dhawr sano gudahood, Silicon ma noqon doonto wax kharash-ku-ool ah si loo dhiso jiilka soo socda ee microchips-ka-goynta. Xadkaani wuxuu ku qasbi doonaa kacaanka elektaroonigga isagoo ku qasbaya warshadaha semiconductor (iyo bulshada) inay kala doortaan dhowr ikhtiyaar:

Xulashada ugu horreysa waa in la gaabiyo, ama la dhammeeyo, horumarka qaaliga ah si loo sii yareeyo silikoon, iyada oo door bideysa in la helo habab cusub oo lagu naqshadeeyo microchips kuwaas oo soo saara awood wax-qabad oo badan iyada oo aan la helin wax yar oo dheeri ah.
Marka labaad, hel walxo cusub oo lagu farsamayn karo miisaan aad uga yar silikoon si aad u soo saarto tiro badan oo transistor ah xitaa microchips cufan.
Seddexaad, intii aad diirada saari lahayd yaraynta ama hagaajinta isticmaalka awooda, dib u fiirso xawaaraha farsamaynta iyada oo la abuurayo soo-saareyaal u gaar ah kiisaska isticmaalka gaarka ah. Tani waxay la macno noqon kartaa halkii laga lahaan lahaa hal chip oo guud, kombuyuutarrada mustaqbalka waxay yeelan karaan koox chips khaas ah. Tusaalooyinka waxaa ka mid ah chips-garaafyada loo isticmaalo in lagu horumariyo ciyaaraha fiidyaha Hordhaca Google Chip Unit Processing Tensor (TPU) oo ku takhasusay codsiyada mashiinka.
Ugu dambayntii, naqshadayso software cusub iyo kaabayaasha daruuriga ah oo si degdeg ah oo hufan u shaqayn kara iyada oo aan loo baahnayn microchips cufan/yar yar.

Ikhtiyaarkee ayay warshadahayada tignoolajiyada dooran doonaan? Dhab ahaantii: dhamaantood.

Jidka nolosha ee Sharciga Moore

Liistada soo socota waa muuqaal kooban oo ku saabsan tartameyaasha hal-abuurka cusub ee dhow iyo muddada fog ee ku jira warshadaha semiconductor waxay isticmaali doonaan si ay u sii nooleeyaan Sharciga Moore. Qaybtani waa xoogaa cufan, laakiin waxaan isku dayi doonaa inaan sii akhrino.

Gawaarida Nanomaterials. Shirkadaha hormuudka u ah semiconductor, sida Intel, ayaa mar hore ku dhawaaqay inay sameyn doonaan hoos u silikoon marka ay gaadhaan miisaanka yar ee todoba nanometer (7nm). Musharixiinta bedelaya silikon waxaa ka mid ah indium antimonide (InSb), indium gallium arsenide (InGaAs), iyo silicon-germanium (SiGe) laakiin walxaha helaya xiisaha ugu badan waxay u muuqdaan inay yihiin kaarboon nanotubes. Waxa laga sameeyay graphite-laf ahaantiisa isku dhafan walxaha yaabka leh, graphene-kaarbon nanotubes waxa laga dhigi karaa atamka dhumucdiisuna tahay, aad bay u firfircoon yihiin, waxaana lagu qiyaasaa inay mustaqbalka ka dhigi karaan microchips ilaa shan jeer dhakhso ah 2020.

Xisaabinta indhaha. Mid ka mid ah caqabadaha ugu waaweyn ee ku xeeran naqshadaynta chips-ka ayaa ah hubinta in elektaroonnada aysan ka boodin hal transistor oo kale - tixgalin aad u sii adkaaneysa marka aad gasho heerka atomiga. Tiknoolajiyada soo ifbaxday ee xisaabinta indhaha waxay u egtahay inay ku beddesho elektaroonnada sawir-qaade, taas oo iftiinka (aan ahayn koronto) uu uga gudbo transistor una gudbo transistor. In 2017, cilmi-baarayaashu waxay qaadeen tillaabo aad u weyn xagga yoolkan iyagoo muujinaya awoodda kaydinta macluumaadka iftiinka ku salaysan (sawirrada) sida mowjadaha dhawaaqa ee chip-ka kumbuyuutarka. Isticmaalka habkan, microchips waxay ku shaqeyn karaan meel u dhow xawaaraha iftiinka 2025.

Spintronics. In ka badan labaatan sano oo horumarinta, spintronic transistors waxay isku dayaan inay isticmaalaan 'spin' ee elektarooniga halkii ay ka qaadi lahaayeen lacag si ay u matalaan macluumaadka. Iyadoo ay weli ka fog tahay ganacsi-is-weydaarsiga, haddii la xalliyo, qaabkan transistor-ku wuxuu u baahan doonaa oo kaliya 10-20 millivolts si uu u shaqeeyo, boqolaal jeer ka yar transistors caadiga ah; Tani waxay sidoo kale meesha ka saari doontaa arrimaha kulaylka badan ee shirkadaha semiconductor-ka ay la kulmaan marka ay soo saarayaan jajabyo yar yar.

Xisaabinta Neuromorphic iyo xusuusta. Hab kale oo cusub oo lagu xalliyo qalalaasaha habaynta soo socda ayaa ku jira maskaxda bini'aadamka. Cilmi-baadhayaasha IBM iyo DARPA, gaar ahaan, waxay horseed u yihiin horumarinta nooc cusub oo microchip-chip ah oo wareegyadiisa isku dhafan loogu talagalay inay ku daydaan maskaxda oo aad u baahsan oo aan toos ahayn habka xisaabinta. (Fiiri tan Maqaalka ScienceBlogs si loo fahmo faraqa u dhexeeya maskaxda bini'aadamka iyo kombayutarada

Isticmaalka isla habkan qaabaynta maskaxda, transistor-ka laftiisa, dhismaha maahmaahda ee microchip-ka kombuyuutarkaaga, waxa laga yaabaa in dhawaan lagu beddelo xusuusta. Ushering in the "ionics", memristor wuxuu bixiyaa faa'iidooyin dhowr ah oo xiiso leh marka loo eego transistor-dhaqameedka:

Marka hore, xusuus-qorayaashu waxay xasuusan karaan socodka elektarooniga ah ee dhex mara iyaga-xitaa haddii korontadu go'do. La turjumay, tani waxay la macno tahay maalin maalmaha ka mid ah in aad shidi karto kumbiyuutarkaaga isla xawaaraha nalkaaga.
Transistor-yadu waa laba-geesood, ama 1s ama 0s. Memristors, dhanka kale, waxay yeelan karaan dawlado kala duwan oo u dhexeeya kuwa darafyada ah, sida 0.25, 0.5, 0.747, iwm fursadaha.
Marka xigta, memristors uma baahna silikon si ay u shaqeyso, furitaanka waddada warshadaha semiconductor si ay u tijaabiso isticmaalka qalab cusub si loo sii yareeyo microchips (sida hore loo qeexay).
Ugu dambeyntii, si la mid ah natiijooyinka ay sameeyeen IBM iyo DARPA ee xisaabinta neuromorphic, microchips ku salaysan memristors ayaa aad u dhaqso badan, isticmaala tamar yar, waxayna hayn karaan cufnaanta macluumaadka sare marka loo eego chips-ka hadda suuqa yaal.

Chips 3D. Microchips-dhaqameedyada iyo transistors-yada awooddooda ku shaqeeya waxay ku shaqeeyaan diyaarad laba-gees ah oo siman, laakiin horraantii 2010-meeyadii, shirkadaha semiconductor waxay bilaabeen inay tijaabiyaan inay ku daraan cabbir saddexaad oo jajabkooda ah. Waxa loo yaqaan 'finFET', transistor-yadan cusub waxay leeyihiin kanaal ka soo baxa dusha sare ee chip-ka, taasoo siinaysa inay si fiican u maamulaan waxa ka dhacaya kanaalada, taasoo u oggolaanaysa inay ku dhawaad 40 boqolkiiba dhaqso u socdaan, oo ay ku shaqeeyaan kala badh tamarta. Dhinaca hoose, si kastaba ha ahaatee, waa in chips-yadani ay aad uga adag yihiin (kharash) in la soo saaro xilligan.

Laakin marka laga reebo dib u habeynta shaqsiga transistor-ka, mustaqbalka Chips 3D sidoo kale ujeedadeedu tahay in la isku daro xisaabinta iyo kaydinta xogta ee lakabyo toosan. Hadda, kombuyuutarrada dhaqameedku waxay ku dhejiyaan ulaha xusuusta sentimitirka processor-kiisa. Laakiin marka la isku daro qaybaha xusuusta iyo habaynta, masaafadani waxay hoos uga dhacdaa sentimitir ilaa mikromitir, taas oo awood u siinaysa horumar wayn oo ku saabsan xawaaraha farsamaynta iyo isticmaalka tamarta.

Xisaabinta Quantum. Si aad mustaqbalka u sii eegto, qayb wayn oo xisaabin heer shirkadeed ah ayaa ku shaqayn karta shuruucda khatarta ah ee fiisigiska quantum-ka. Si kastaba ha ahaatee, muhimadda ay leedahay xisaabinta noocaan ah awgeed, waxaan siinay cutub u gaar ah dhammaadka taxanahan.

Super microchips-ka ma ahan ganacsi fiican

Hagaag, markaa waxa aad kor ku akhrido dhamaantood waa wanaagsan yihiin oo way wanaagsan yihiin - waxaanu ka hadlaynaa microchips tamar tayo leh oo loo qaabeeyey sida maskaxda bini'aadamka ee ku socon karta xawaaraha iftiinka - laakiin shayku waa, warshadaha samaynta chip-samaynta ma aha aad u xiiseeya in fikradahan loo rogo xaqiiqo la soo saaray.

Kooxda Farsamada, sida Intel, Samsung, iyo AMD, waxay horey u galiyeen balaayiin doolar muddo tobanaan sano ah si ay u soo saaraan microchips-dhaqameedka silikon ku salaysan. U beddelashada mid ka mid ah fikradaha cusub ee kor lagu xusay waxay la macno tahay in la baabi'iyo maal-gashiyadaas oo balaayiin dheeraad ah lagu bixiyo dhismaha warshado cusub si loo soo saaro moodooyinka microchip cusub oo leh rikoor iib ah oo eber ah.

Ma aha oo kaliya maalgashiga wakhtiga iyo lacagta waxa dib u celinaya shirkadahan semiconductor. Baahida macaamiishu ee mikrojibyada awoodda badan ayaa sidoo kale sii yaraanaya. Ka fakar: Intii lagu jiray 90-meeyadii iyo inta badan 00-meeyadii, waxay ahayd ku dhawaad la siiyay inaad ka ganacsan lahayd kombuyuutarkaaga ama taleefankaaga, haddii aysan ahayn sannad kasta, ka dibna sannad kasta oo kale. Tani waxay kuu ogolaanaysaa inaad la socoto dhammaan software-yada cusub iyo codsiyada soo baxaya si ay gurigaaga iyo noloshaada uga dhigaan mid sahlan oo ka sii wanaagsan. Maalmahan, immisa jeer ayaad u cusboonaysiisay nooca desktop-ka ama laptop-kii ugu dambeeyay ee suuqa?

Marka aad ka fikirto casrigaaga casriga ah, waxa aad jeebka ku haysaa waxa 20 sano ka hor loo tixgalin jiray supercomputer. Marka laga reebo cabashooyinka ku saabsan nolosha batteriga iyo xusuusta, inta badan taleefannada la soo iibsaday tan iyo 2016 waxay si fiican u awoodaan inay socodsiiyaan app kasta ama ciyaar kasta oo moobaylka, inay ku daawadaan muuqaal kasta oo muusig ah ama fadhi waji xun leh SO gaaga, ama wax kasta oo kale oo aad rabto inaad ku samayso telefoonka. Runtii ma u baahan tahay inaad ku bixiso $1,000 ama ka badan sanad walba si aad u samayso waxyaalahan boqolkiiba 10-15 si ka wanaagsan? Xitaa ma dareemi lahayd farqiga u dhexeeya?

Dadka intooda badan, jawaabtu waa maya.

Mustaqbalka Sharciga Moore

Waagii hore, maalgelinta maalgelinta ugu badan ee tignoolajiyada semiconductor waxay ka iman jirtay kharashka difaaca milatariga. Waxaa markaa bedelay soosaarayaasha elektiroonigga ah ee macaamiisha, iyo 2020-2023, taasoo horseedaysa maalgashiga horumarinta microchip dheeraad ah ayaa mar kale beddeli doonta, markan laga bilaabo warshadaha ku takhasusay kuwan soo socda:

Xiga-Gen nuxurka. Soo bandhigida soo socota ee holographic, farsamada casriga ah iyo aaladaha dhabta ah ee la kordhiyey ee dadweynaha guud waxay dhalin doontaa baahi weyn oo loogu talagalay qulqulka xogta, gaar ahaan markay tignoolajiyadaani qaangaaraan oo ay caan ku koraan dhamaadka 2020s.
Macluumaadka xisaabta ee dariiqa. Lagu sharaxay qaybta xigta ee taxanahan.
Gawaarida iskiis u wada. Si fiican ayaa loogu sharaxay Mustaqbalka Gaadiidka taxane.
Internetka waxyaabaha. Lagu sharaxay in our Internet of Waxyaabaha cutubkayaga Mustaqbalka internetka taxane.
Xog weyn iyo falanqayn. Hay'adaha u baahan xog-ururinta joogtada ah - waxay ka fikiraan millatariga, sahaminta hawada sare, saadaasha cimilada, dawooyinka, saadka, iwm - waxay sii wadi doonaan inay dalbadaan kombuyuutar awood leh si ay u falanqeeyaan xogtooda joogtada ah ee sii fidaysa.

Maalgelinta R&D ee jiilka soo socda microchips mar walba way jiri doontaa, laakiin su'aashu waxay tahay haddii heerka maalgelinta ee loo baahan yahay qaababka kakan ee microprocessors ay la socon karto baahida koritaanka ee Sharciga Moore. Marka la eego kharashka u beddelashada iyo ka ganacsiyaynta noocyada cusub ee microchips, oo ay weheliso gaabis baahida macaamiisha ah, hoos u dhaca miisaaniyada dawladda ee mustaqbalka iyo hoos u dhaca dhaqaalaha, fursadaha ayaa ah in Sharciga Moore uu si kooban u yarayn doono ama uu si kooban u joojin doono horraanta-2020-yada, ka hor inta aanu dib u soo celin dhammaadka dambe. 2020-ka, horraanta 2030-ka.

Sida sababta sharciga Moore uu u soo qaadi doono xawaaraha mar kale, si fiican, aynu nidhaahno in microchips-ku shaqeeyaa aysan ahayn kacaanka kaliya ee soo degaya dhuumaha xisaabinta. Xiga taxanahayaga mustaqbalka ee Kumbuyuutarrada, waxaanu sahamin doonaa isbeddellada hurinaya kobaca xisaabinta daruuraha.