211service.com
Världens minsta transistor är cool men kommer inte att rädda Moores lag
Moores lag stannar inför de fysiska gränserna för vad som kan göras med kisel. Nu lovar en ny typ av transistordesign att hålla den vid liv lite längre – även om chipindustrin redan planerar sätt att klara sig när den äntligen slår till.
Problemet för chipdesign för närvarande är tyvärr själva fysiken. Med hjälp av kisel är det omöjligt att skapa en transistor där grinden - den del av en transistor som slås på och av för att kontrollera flödet av elektroner - är mindre än sju nanometer. Gör dem mindre, och elektroner kan röra sig mellan transistorer genom en process som kallas kvanttunneling, vilket innebär att en transistor i ett avstängt tillstånd oväntat kan slås på även om det inte är tänkt.
Det sätter en teoretisk gräns för Moores lag - idén att antalet transistorer som kan passa på ett chip fördubblas vartannat år eller så. Men nu har forskare från Lawrence Berkeley National Laboratory, ledd av tidigare TR Innovator Under 35 Ali Javey, byggt vad som påstås vara världens minsta fungerande transistor.
Ali Javey, vänster, och Sujay Desai har skapat världens minsta transistor.
Publicerar sin prestation i Vetenskap , förklarar forskarna att enheten har byggts med kolnanorör och molybdendisulfid, vilket skapar en transistor med en grindlängd på bara en nanometer. Det är en imponerande prestation, och - åtminstone i teorin - betyder det att det skulle vara möjligt att klämma in mycket mer av de små switcharna i ett chip än vad som någonsin kunde uppnås med kisel. För vissa sammanhang använder de nuvarande toppmoderna chipsen transistorer med en 14-nanometers gate, och 10-nanometerschips är på väg.
Resultatet är dock bara ett proof of concept – långt ifrån en hållbar produkt. Att förvandla dessa nanorörstransistorer till en processor skulle kräva att miljarder av switcharna skapas på ett tillförlitligt sätt på ett enda chip. Det kan vara möjligt, men det kan också bli förödande dyrt.
Faktum är att chipindustrin redan har erkänt att den är förberedd för att transistorer slutar krympa. Tidigare i år publicerade Semiconductor Industry Association – som består av sådana som Intel, AMD och Global Foundries – en rapport som tillkännager att det år 2021 inte kommer att vara ekonomiskt effektivt att minska storleken på kiseltransistorer ytterligare. Istället ser markerna ut att förändras på olika sätt.
Vi ser redan att processorindustrin spricker, med en rörelse bort från supersnabb allroundhårdvara och mot mer specialiserade chips. För det ändamålet köpte Intel nyligen Movidius , ett företag som tillverkar chips dedikerade till datorseende uppgifter. Nvidia säljer samtidigt specialiserade AI-chips till en bransch som vill dra nytta av maskininlärning.
Effektivare chipdesigner kommer också att bidra till att öka beräkningshastigheten vid lägre strömförbrukning. Microsoft och Intel arbetar båda med att använda omkonfigurerbara chips som kallas FPGA för att till exempel köra artificiell intelligensalgoritmer mer effektivt. Och det japanska telekom- och internetföretaget SoftBank förvärvade nyligen den brittiska chipdesignern ARM för sina otroligt framgångsrika lågeffektschips, som kommer att ge processorkraft för den växande skörden av Internet-of-things-hårdvara.
Mindre specialiserade processorer kommer sannolikt att ändra form för att öka processorkraften. Chips kommer i allt högre grad att använda flera lager av kretsar för att öka transistortätheten, till exempel. Eller bara kanske de kan krympa med Berkeley Labs genombrott för att uppnå samma mål.
(Läs mer: Vetenskap , Chip Makers erkänner att transistorer är på väg att sluta krympa , Moores lag är död. Nu då? Utköp av ARM med 32 miljarder dollar är en gigantisk satsning på sakernas internet, Intel köper företaget som ger maskiner 'synkraften', mannen som säljer spadar i guldrushen för maskininlärning, 32 miljarder dollar i utköp av ARM är en gigantisk satsning på Internet of Things)