7nm IBM Chip duplica desempenho e comprova a lei de Moore até 2018

Propaganda

A Lei de Moore é um daqueles milagres da vida moderna que todos damos por garantidos, como supermercados e odontologia com anestesia.

Há 50 anos, os processadores de computador são dobrando seu desempenho O que é a lei de Moore e o que isso tem a ver com você? [MakeUseOf explica]A má sorte não tem nada a ver com a Lei de Moore. Se essa é a associação que você teve, está confundindo-a com a Lei de Murphy. No entanto, você não estava muito longe porque a Lei de Moore e a Lei de Murphy ... consulte Mais informação por dólar por centímetro quadrado a cada 1-2 anos. Essa tendência exponencial nos levou dos 500 flops do ENIAC (operações de ponto flutuante por segundo) para cerca de 54 petaflops para o supercomputador mais poderoso da atualidade, o Tianhe-2. Isso representa uma melhoria de dez trilhões de vezes, em menos de um século. Isso é incrível para qualquer um.

Essa conquista está acontecendo de maneira tão confiável, há tanto tempo, que se tornou uma verdade mundana sobre a computação.

Tomamos isso como garantido.

É por isso que é tão assustador que tudo pode parar no futuro próximo. Vários limites físicos fundamentais estão convergindo para impedir a progressão dos chips de computador de silício tradicionais. Enquanto houver tecnologia de computação teórica A mais recente tecnologia de computador que você precisa ver para acreditarConfira algumas das mais recentes tecnologias de computador que devem transformar o mundo da eletrônica e dos PCs nos próximos anos. consulte Mais informação que poderia resolver alguns desses problemas, permanece o fato de que o progresso está diminuindo no momento. Os dias de melhoria exponencial dos computadores podem estar chegando ao fim.

Mas ainda não.

Uma nova inovação da IBM mostra que a lei de Moore ainda tem pernas. Um grupo de pesquisa liderado pela empresa exibiu um protótipo para um processador com componentes de transistor com apenas 7 nanômetros de largura. Isso é metade do tamanho (e quadruplica o desempenho) da atual tecnologia de 14 nanômetros, levando o fim da Lei de Moore a pelo menos 2018.

Então, como foi alcançado esse avanço? E quando você espera ver essa tecnologia em dispositivos reais?

Átomos antigos, novos truques

O novo protótipo não é um chip de produção, mas foi produzido com técnicas comercialmente escaláveis que poderia chegar ao mercado nos próximos anos (há rumores de que a IBM gostaria que o chip fosse lançado em 2017-2018. O protótipo é o produto do IBM / SUNY, um laboratório de pesquisa do IMB que cooperou com a Universidade Estadual de Nova York. Várias empresas e grupos de pesquisa colaboraram no projeto, incluindo SAMSUNG e Global Foundries, empresa cuja IBM é pagando cerca de 1,3 bilhões de dólares assumir sua ala não lucrativa de fabricação de chips.

Basicamente, o grupo de pesquisa da IBM fez duas melhorias importantes isso tornou isso possível: desenvolver um material melhor e desenvolver um melhor processo de gravação. Cada um deles supera uma grande barreira ao desenvolvimento de processadores mais densos. Vamos analisar cada um deles por vez.

Better Material

Uma das barreiras para transistores menores é simplesmente o número cada vez menor de átomos. um transistor de 7 nm possui componentes com apenas cerca de 35 átomos de silício. Para que a corrente flua, os elétrons precisam pular fisicamente do orbital de um átomo para o outro. Em uma pastilha de silício puro, como tradicionalmente usada, é difícil ou impossível obter corrente suficiente para fluir através de um número tão pequeno de átomos.

Para resolver esse problema, a IBM teve que abandonar o silício puro em favor do uso de uma liga de silício e germânio. Isso tem uma vantagem importante: aumenta a chamada “motilidade eletrônica” - a capacidade dos elétrons fluírem através do material. O silício começa a funcionar mal na escala de 10 nanômetros, que é uma das razões pelas quais os esforços para desenvolver processadores de 10 nm pararam. A adição de germânio ultrapassa essa barreira.

Gravura mais fina

Há também a questão de como você realmente molda objetos tão pequenos. O caminho processadores de computador O que é uma CPU e o que ela faz?Acrônimos de computação são confusos. O que é uma CPU, afinal? E preciso de um processador quad ou dual-core? E quanto à AMD ou Intel? Estamos aqui para ajudar a explicar a diferença! consulte Mais informação são produzidos usando lasers extremamente poderosos e várias ópticas e estênceis para esculpir pequenos recursos. A limitação aqui é o comprimento de onda da luz, que impõe um limite de quão finamente podemos gravar características.

Durante muito tempo, a fabricação de chips se estabilizou usando um laser de fluoreto de argônio, com um comprimento de onda de 193 nanômetros. Você pode perceber que isso é um pouco maior do que os recursos de 14 nanômetros com os quais estamos gravando. Felizmente, o comprimento da onda não é um limite rígido para a resolução. É possível usar interferência e outros truques para obter mais precisão. No entanto, os fabricantes de chips estão ficando sem ideias inteligentes e agora é necessária uma grande mudança.

A idéia da IBM foi usar uma fonte de luz EUV (Extreme Ultra Violet), com um comprimento de onda de apenas 13,5 nanômetros. Isso, usando truques semelhantes aos usados ​​com fluoreto de argônio, deve nos dar uma resolução de ataque de apenas alguns nanômetros com mais desenvolvimento.

Infelizmente, também exige jogar fora a maior parte do que sabemos sobre a fabricação de chips, bem como a maioria dos infra-estrutura tecnológica desenvolvida para ele, uma das razões pelas quais a tecnologia levou tanto tempo para entrar próprio.

Essa tecnologia abre as portas para a continuação do desenvolvimento da Lei de Moore até o limite quântico - o ponto em que o a incerteza quântica em torno da posição de um elétron é maior que o próprio transistor, fazendo com que os elementos do processador se comportem aleatoriamente. De lá, tecnologia verdadeiramente nova Computadores quânticos: o fim da criptografia?A computação quântica como uma idéia existe há algum tempo - a possibilidade teórica foi originalmente introduzida em 1982. Nos últimos anos, o campo tem se aproximado da praticidade. consulte Mais informação será necessário para impulsionar ainda mais a computação.

Os próximos cinco anos de fabricação de chips

A Intel ainda está lutando para produzir um processador viável de 10 nm. Não está fora de questão que a coalizão da IBM possa derrotá-los. Se isso acontecer, indicará que o equilíbrio de energia no setor de semicondutores finalmente se afastou da Intel.

O futuro da Lei de Moore é incerto. No entanto, a história termina, será tumultuada. Reinos serão vencidos e perdidos. Será interessante ver quem acaba no topo quando toda a poeira baixar. E, a curto prazo, é bom saber que a marcha imparável do progresso humano não se esgotará por pelo menos mais alguns anos.

Você está empolgado com chips mais rápidos? Preocupado com o fim da Lei de Moore? Deixe-nos saber nos comentários!

Créditos da imagem: microchip de computador via Shutterstock, "Croda de silicone", “Laser de íon argônio” “Logotype Intel”, da Wikimedia