7nm IBM Chip Doubles Performance, viser Moores lov gjennom 2018

Moores lov er et av de mirakler i det moderne liv som vi alle tar for gitt, som matbutikker og tannleger med anestesi.

I 50 år har dataprosessorer doblet deres ytelse. Hva er Moores lov, og hva har det å gjøre med deg? [MakeUseOf Forklarer] Hva er Moores lov, og hva skal det gjøre med deg? [MakeUseOf Forklarer] Uflaks har ingenting å gjøre med Moores lov. Hvis det er foreningen du hadde, forvirrer du det med Murphys lov. Men du var ikke langt unna fordi Moores lov og Murphy's Law ... Les mer per dollar per kvadratcentimeter hvert 1-2 år. Denne eksponensielle trenden har tatt oss fra ENIACs 500 flops (flytende punktoperasjoner per sekund) til rundt 54 petaflopper for den kraftigste superdatamaskinen i dag, den Tianhe-2. Det handler om en ti-trillies fold forbedring, godt under et århundre. Det er utrolig ved at noen regner med det.

Denne prestasjonen har skjedd så pålitelig, så lenge at det har blitt en verdslig sannhet om databehandling.

Vi tar det for gitt.

Derfor er det så skremmende at det hele kan komme til slutt i nær fremtid. En rekke grunnleggende fysiske grenser er konvergerende for å stoppe utviklingen av tradisjonelle silisiumdatabrett. Mens det er teoretisk datateknologi Den nyeste datateknologien du må se for å tro på den nyeste datateknologien du må se for å tro Sjekk ut noen av de nyeste datateknologiene som er satt til å forandre verden av elektronikk og PCer de neste årene . Les mer som kan løse noen av disse problemene, faktum er fortsatt at fremdriften for tiden avtar. Dagene med eksponentielt forbedrende datamaskiner kunne komme til slutt.

Men ikke helt ennå.

Et nytt gjennombrudd fra IBM viser at Moores lov fortsatt har ben. En forskningsgruppe ledet av selskapet har vist en prototype for en prosessor med transistorkomponenter bare 7 nanometer bredt. Dette er halvparten av størrelsen (og firedoble ytelsen) av den nåværende 14 nanometerteknologien, som presser dødsfallet til Moores lov ut til minst 2018.

Så hvordan ble dette gjennombrudd oppnådd? Og når kan du forvente å se denne teknologien i ekte enheter?

Gamle atomer, nye triks

Den nye prototypen er ikke en produksjonsbrikke, men den har blitt produsert med kommersielt skalerbare teknikker som kan komme på markedet de neste årene (ryktet har det at IBM vil ha chipet til premier i 2017-2018. Prototypen er den Et produkt fra IBM / SUNY, et IMB-forskningslaboratorium som samarbeidet med delstatsuniversitetet i New York. En rekke bedrifter og forskningsgrupper samarbeidet om prosjektet, inkludert SAMSUNG og Global Foundries, et selskap som IBM betaler omtrent 1,3 milliarder dollar for å ta over sin ulønnsomme chip fabrikasjon vinge.

I utgangspunktet gjorde IBMs forskergruppe to viktige forbedringer som gjorde dette mulig: å utvikle et bedre materiale, og utvikle en bedre etseprosess. Hver av disse overvinne en stor barriere for utviklingen av tettere prosessorer. La oss se på hver av disse igjen.

Bedre materiale

En av barrierer for mindre transistorer er ganske enkelt det krympende antall atomer. en 7nm transistor har komponenter som bare er ca 35 silisiumatomer på tvers. For at strømmen skal strømme, må elektroner hoppe fysisk fra et atoms orbital til en annen. I en ren silisiumskive, som det tradisjonelt har vært brukt, er det vanskelig eller umulig å få tilstrekkelig strøm til å strømme gjennom et så lite antall atomer.

For å løse dette problemet måtte IBM forlate rent silisium til fordel for bruk av silisium og germaniumlegering. Dette har en viktig fordel: det øker såkalt “elektronmotilitet” - Elektronens evne til å strømme gjennom materialet. Silisium begynner å fungere dårlig på 10 nanometer skalaen, noe som er en av grunnene til at innsatsen for å utvikle 10 nm prosessorer har stanset. Tillegget av germanium hopper over denne barrieren.

Finer Etsing

Det er også spørsmålet om hvordan du faktisk formler objekter som er små. Måten datamaskinprosessorer Hva er en CPU og hva gjør den? Hva er en CPU og hva gjør den? Computing akronymer er forvirrende. Hva er en CPU uansett? Og trenger jeg en quad- eller dual-core prosessor? Hva med AMD eller Intel? Vi er her for å hjelpe forklare forskjellen! Les mer er produsert bruker ekstremt kraftige lasere, og ulike optikk og stenciler til å utarbeide små funksjoner. Begrensningen her er lysets bølgelengde, som legger en grense på hvor fint vi kan etsere funksjoner.

I lang tid har spånfabrikken stabilisert seg rundt med en argonfluoridlaser med en bølgelengde på 193 nanometer. Du kan legge merke til at dette er ganske mye større enn de 14 nanometerfunksjonene vi har spist med. Heldigvis er bølgelengden ikke en vanskelig grense for oppløsning. Det er mulig å bruke forstyrrelser og andre triks for å øke mer presisjon. Imidlertid har chipmakers gått ut av klare ideer, og nå er det behov for en stor forandring.

IBM tar på den ideen har vært å bruke en EUV-lyskilde (Extreme Ultra Violet), med en bølgelengde på bare 13,5 nanometer. Dette, ved hjelp av lignende triks til de vi brukte med argon-fluorid, skulle gi oss en etsningsoppløsning på bare noen få nanometer med mer utvikling.

Dessverre krever det også å kaste ut det meste av det vi vet om chipproduksjon, så vel som det meste av den teknologiske infrastrukturen som er utviklet for den, en av grunnene til at teknologien tok så lang tid å komme inn i sin egen.

Denne teknologien åpner døren for å fortsette utviklingen av Moores lov helt ned til kvantegrensen - det punktet hvor kvantesikkerheten rundt en elektrons posisjon er større enn selve transistoren, forårsaker at prosessorelementene oppfører seg tilfeldig. Derfra, virkelig ny teknologi Quantum Computers: End of Cryptography? Quantum-datamaskiner: Enden av kryptografi? Quantum computing som en ide har eksistert en stund - den teoretiske muligheten ble opprinnelig introdusert i 1982. I løpet av de siste årene har feltet blitt kantet nærmere praktisk. Les mer vil bli pålagt å presse databehandling videre.

De neste fem årene av Chip Fabrication

Intel sliter fortsatt med å produsere en levedyktig 10nm prosessor. Det er ikke ut av spørsmålet om at IBMs koalisjon kunne slå dem til stansen. Hvis det skjer, vil det indikere at strømbalansen i halvlederindustrien endelig har blitt forskjøvet fra Intel.

Fremtiden for Moores lov er usikker. Men historien slutter, det vil være tumultuous. Kongedømmene vil bli vunnet og tapt. Det vil være interessant å se hvem som vindes opp når alt støvet avgjøres. Og på kort sikt er det fint å vite at den ustoppelige marsjen for menneskelig fremgang ikke vil bli petering ut i minst noen få år.

Er du glade for raskere sjetonger? Bekymret for slutten av Moores lov? Gi oss beskjed i kommentarene!

Image Credits: Datamikrochip via Shutterstock, “Silisium Croda”, “Argon-Ion Laser,” “Logotype Intel,” av Wikimedia

Utforsk mer om: Dataprosessor.