Добавить в избранное
Инфореактор
Войти через социальную сеть
Вконтакте Facebook
или
Войти
О насО нас Предложить материал Вопросы
ВКонтакте
Facebook
Твиттер
Одноклассники
Наш канал в Telegram
RSS

Объёмные компьютерные чипы могут быть в 1000 раз быстрее существующих

17:50 22.09.2015 272

Объёмные компьютерные чипы могут быть в 1000 раз быстрее существующих
Подписывайтесь на наш Telegram, чтобы быть в курсе самых важных новостей.
Для этого нужно пройти по ссылке и нажать кнопку Join.

Новый способ проектирования и построения микропроцессоров может привести к крайне быстрой обработке (по крайней мере, в 1000 раз быстрее) по сравнению с лучшими из существующих процессоров.

Новый метод построения опирается на использование углеродных нанотрубок, что позволяет ученым построить объёмный микрочип.

3D-дизайн позволяет ученым встраивать память, которая хранит данные, и увеличить число транзисторов в крошечном пространстве, сказал Макс Шулейкер, один из дизайнеров микрочипа, и докторант в области электротехники в Стэнфордском университете в Калифорнии.

Уменьшение расстояния между двумя элементами может значительно сократить время выполнения задачи компьютером, сказал Шулейкер на техническом форуме, организованным агентством передовых оборонных исследовательских проектов (исследовательского крыла американских военных).

Неумолимое наступление в вычислительной мощности за последние 50 лет произошло во многом благодаря способности создавать всё меньшие кремниевые транзисторы.

Согласно закону Мура, грубому правилу, которое впервые было сформулировано исследователем полупроводников Гордоном Муром в 1965 году, количество транзисторов на кремниевом чипе будет удваиваться каждые два года. Согласно его предсказаниям, транзисторы стали меньше, чем когда-либо. Самый маленький транзистор имеет длину всего 5 нанометров, для сравнения, диаметр человеческого волоса в среднем составляет около 10 000 нанометров.

Однако уменьшение размера может привести к появлению квантовых эффектов на таком масштабе, что может нарушить функционирование транзисторов. Поэтому, вполне вероятно, что закон Мура прекратит действовать в течение ближайших 10 лет, считают эксперты. Помимо этого, уменьшение транзисторов не приведёт напрямую к ускорению компьютеров.

«Основным препятствием на пути появления более быстрых компьютеров будет не уменьшение скорости процессора, а проблемы с памятью», – считает Шулейкер.

Анализ больших массивов данных требует от компьютера выделять какую-то крохотную часть данных из огромного массива, затем компьютер отправляет информацию с помощью электрических сигналов к памяти компьютера (обычно это жёсткий диск) и обратно к процессору, и это происходит каждую секунду и не один раз. Основной преградой является электрическое сопротивление.

Решение проблемы коммуникации памяти с процессором довольно сложное. Эти два компонента не могут быть установлены на одну плату, потому что кремниевые пластины должны иметь температуру около 1000 градусов Цельсия, а многие металлические элементы в жестких дисках (или твердотельных накопителях) плавятся при таких температурах.

Чтобы обойти эту проблему, Шулейкер и его коллеги в Стэнфордском университете, Субнасиш Митра и Филип Вонг, сконцентрировались на другом материале, углеродных нанотрубках, которые могут работать при низких температурах. Углеродные нанотрубки обладают электрическими свойствами, аналогичными свойствам обычных кремниевых транзисторов.

Однако углеродные нанотрубки растут в беспорядочном порядке, напоминая тарелку спагетти, которая не годится для изготовления электрических цепей. Чтобы справиться с этой проблемой, исследователи разработали способ выращивать нанотрубки в узких канавках по заданному направлению.

Но возникло еще одно препятствие. 99,5 процентов нанотрубок выровнялись, однако оставшиеся всё ещё будут оставаться вне позиции. Чтобы решить эту проблему, исследователи выяснили, что сверление отверстий в определенных точках внутри кристалла может гарантировать, что даже чип со своенравными нанотрубками будет работать, как ожидалось.

Другая проблема заключается в том, что хотя большинство углеродных нанотрубок обладают свойствами полупроводника (как кремний), некоторые будут проводить электрический ток подобно металлу. Транзисторы-проводники могут испортить весь чип. Для предотвращения этой проблемы исследователи «отключают» все полупроводниковые нанотрубки, оставив ток циркулировать через оставшиеся проводящие нанотрубки. Мощный электрический ток нагреет и сломает только нанотрубки-проводники.

На данный момент Шулейкер и его коллеги создали систему для укладки памяти и транзисторов слоями, с крошечными проволочками между ними. Новый 3D дизайн значительно сокращает время в пути между транзистором и памятью, и в результате архитектура может производить молниеносные вычисления до 1000 раз быстрее, чем возможно сейчас. С помощью новой архитектуры команда построила множество сенсорных пластин, которые могут обнаруживать всё, начиная от инфракрасного света до определённых химических веществ в окружающей среде.

Следующим шагом является масштабирование системы, чтобы создать более сложные и производительные микрочипы.

Источник материала: livescience.com


Загрузка...
Комментарии для сайта Cackle
Отправить сообщение об ошибке?
Ваш браузер останется на этой же странице
Спасибо!