IBM чип технологиясының дамуы: Мур заңына он жыл қосу мүмкіндігі

Кіріспе

Компьютерлік техниканың дамуында транзисторлар мөлшері мен олардың тығыздығы маңызды рөл атқарады. Мур заңы бойынша микроэлектроника саласында транзисторлардың саны тұрақты түрде көбейіп, есептеу қуаты жақсарып келеді. IBM компаниясы жаңа прототиптік чип жасап, қазіргі технология мен даму шегін кеңейтуге бағытталған тың әдісті ұсынды. Бұл жаңалық микропроцессор саласын жаңаша деңгейге көтеріп, технологияның болашақ даму бағытын айқындауы мүмкін.

Негізгі түсіндірме

IBM жасаған жаңа чипте 100 миллиардқа жуық транзистор орналасқан, бұл компанияның 2021 жылғы ең дамыған технологиясына қарағанда тығыздығы екі есе көп. Бұл жетістік транзисторларды мөлшерін кішірейтумен ғана шектелмей, олардың орналасуын вертикальді бағытта қабаттау арқылы жүзеге асты. Мұндай қатарда орналасқан транзисторлар «наностек» архитектурасы деп аталады және оларды екі қабатқа бөліп, бір-бірінің үстіне орналастырады.

Транзисторлар өте кішкентай болса да, оларға тән физикалық шектеулер бар: кванттық механика әсерінен олардың мөлшерін әрі қарай азайту мүмкін болмай тұр. Сондықтан инженерлер транзисторды көлденең ғана емес, тік бағытта да орналастырудың жаңа тәсілін іздеді. IBM ұсынған наностек бұл мәселені шешу жолында ірі қадам саналады.

Контекст және мысалдар

Транзисторлар шағын құрылғы ретінде электронды ағынды басқаратын клапан тәрізді қызмет атқарады. IBM технологиясында бір канал үш наножапырақтан тұрады, олардың әрқайсысы 15 атомнан құралады және олар 9 нанометрлік қашықтықта орналасады. Мұндай архитектура CFET (комплементарлы өрістік-транзистор) деп аталатын құрылымға жатады.

IBM-нің әдісі таңқаларлық: екінші қабаттағы транзисторлар бірінші қабаттағы транзисторлардың үстінде тура орналаспай, сәл шеттетілген, бұл сымдар мен байланыстарды жеңілдетуге мүмкіндік береді. IBM-нің бәсекелестері – Intel, Samsung, TSMC және Imec зертханасы осыған ұқсас тәсілдерді зерттеуде, бірақ IBM технологиясы транзистор қабаттарын дәлірек туралауға мүмкіндік береді.

Практикалық маңызы

Жаңа чип технологиясы деректер орталықтарындағы энергетикалық үнемділікті арттырып, есептеу қуатын 50% ұлғайтуға мүмкіндік береді. Бұл компьютерлердің жылдамдығын жақсартып қана қоймай, олардың электр қуатын тиімді жұмсауына септігін тигізеді. IBM бұл технологияны түрлі процессорлар мен графикалық карталарда қолдануды жоспарлап отыр.

Технология өндірісте бірқатар қиындықтармен бетпе-бет келеді: көп қабатты чиптерде қатені азайту, әр қабат арасындағы байланыстарды үнемі сақтау және өндіріс температурасын 400°С-тан төмен деңгейде ұстап, материалдардың күйіп кетпеуін қамтамасыз ету сынды мәселелер шешімін қажет етеді. IBM осы мәселелерді инновациялық тәсілдер арқылы шешіп, өндіріс процесіне енгізуге дайын екенін көрсетті.

Қорытынды

IBM жасаған наностек архитектурасы микроэлектроника саласына жаңа серпін береді. Бұл технология Мур заңының жұмысына қосымша онжылдық қосуға мүмкіндік береді. Транзисторларды өлшемін кішірейтуден өткір физикалық шектеулерге тап болған кезде, олардың тік бағытта қабатталуы өнімділік пен энергия тиімділігін жоғарылату үшін маңызды шешім болып табылады. Болашақта бұл әдіс түрлі чиптерде кеңінен қолданылады деп күтілуде.

Дереккөз: MIT Technology Review