3D-Arvutite Kiibid Võiksid Olla 1000 Korda Kiiremad Kui Olemasolevad

{h1}

Uued uuringud osutavad, et süsiniku nanotorudele tuginev 3d-kiip võiks olla 1000 korda kiirem kui olemasolev tehnoloogia.

ST LOUIS - uus meetod arvutiekraanide projekteerimiseks ja ülesehitamiseks võib kaasa tuua libisemat kiiret töötlemist vähemalt 1000 korda kiiremini kui parimad olemasolevad kiibid on võimelised, ütlevad teadlased.

Uus meetod, mis tugineb materjalidele, mida nimetatakse süsiniku nanotorudeks, võimaldab teadlastel kiipi ehitada kolmes mõõtmes.

3D-disain võimaldab teadlastel ühes pisikeses ruumis salvestada mälu, mis salvestab andmeid ja arvutimütsprotsessorite vahel, ütles Max Chulaker, üks kiibi disaineritest ja California Elektrotehnikateaduste doktorikraadiga. [10 tehnoloogiaid, mis muudavad teie elu]

Kahe elemendi vahekauguse vähendamine võib märkimisväärselt vähendada arvutite tööaega, Shulaker ütles 10. septembril siin "Oota, mida?" Ameerika Ühendriikide sõjaväe uurimisvaldkonna kaitseministeeriumi kaitseministeeriumi uurimisprojektide agentuur.

Progress on aeglustunud

Viimase 50 aasta jooksul on arvutusvõimsuse ebarahuldav edenemine suuresti tänu võimele üha väiksemate räni transistoride, kolmeastmeliste elektriliste lülitite jaoks, mis teevad arvutite loogilisi operatsioone.

Vastavalt Moore seadusele, 1965. aastal pooljuhtide uurija Gordon E. Moore'i poolt esilekutsutud karmi reegli kohaselt on antud ränikliibri transistoride arv kahe kahe aasta järel ligikaudu kaks korda suurem. Tema ennustused on tõsi, et transistorid on kunagi tinereerunud, kusjuures 5-nanomeetristest mõõtmetest on kõige toredamad portsjonid ja kõige väiksemad funktsionaalsed omadused, mille mõõtmed on vaid 7 nanomeetrit. (Võrdluseks on keskmine juustest umbes 100 000 nanomeetri lai.)

Suuruse vähenemine aga tähendab, et osakeste kvantitatiivsed mõjud sellel skaalal võivad nende toimimist häirida. Seetõttu on tõenäoline, et Moore seadused lähenevad järgmise kümne aasta jooksul, väidavad eksperdid. Lisaks sellele ei pruugi transistoride karmistamine lõpuks põhjustada arvutit kiiremini.

Pikk tööaeg

Peamine takistus kiirematele arvutitele ei tähenda protsessori kiirust, vaid mälu probleem, ütles Shulaker.

Suurte andmete analüüs nõuab, et arvuti viiks mõne varem tundmatu koha pisikeste andmete hulgast tõeliselt hämmastavate andmete hulka. Seejärel peab arvuti selle informatsiooni edastama elektrisignaali kaudu (suhteliselt) tolli traadist (arvutikaartidega (tavaliselt kõvaketas)) ja protsessoritega, mis on vastupidine elektritakistuse pöörlemiskiirusele kogu tee ulatuses. [Super-intelligentsed masinad: 7 robotfutuurid]

"Kui proovite seda oma arvutis käitada, siis kulutate üle 96 protsendi ajast, kui olete lihtsalt tühi, tehes absoluutselt mitte midagi," ütles Shulaker. "Sa raiskad tohutul hulgal jõudu." Kuigi näiteks keskseade (CPU) ootab andmete kogumist tagasisaatmiseks mällu, jääb arvuti ikkagi võimule, kuigi see ei arvesta asju.

Mälu töötlemine - CPU "käigupöörete aeg" on siiski keeruline. Neid kahte komponenti ei saa panna samasse vahvli, sest räni baasil valmistatud vahvlit tuleb kuumutada ligikaudu 1800 kraadi Fahrenheiti kraadiga (1000 kraadi Celsiuse järgi), samas kui paljud metallide elemendid kõvaketastes (või tahkisringides) sulavad nende temperatuuride juures, Ütles Shulaker.

Süsinikust nanotorud

Selle probleemi lahendamiseks on Shulaker ja tema nõustajad Stanfordi ülikoolis, Subhasish Mitra ja H.-S. Philip Wong vaatas täiesti erinevasse materjali: süsinik-nanotorud või süsinikuaatomeid valmistatud väikesed võred, mida saab töödelda madalatel temperatuuridel. Süsinikust nanotorud (CNT) omavad elektrilisi omadusi, mis sarnanevad tavaliste räni transistoride omadustega.

Shaun ütles WordsSideKick.com'ile, et peaaegu kõvasti konkureerib räni transistor ja CNT-transistor, "käed alla, CNT võidab". "See oleks parem transistor, see võib minna kiiremini, see kasutab vähem energiat."

Kuid süsinik-nanotorud kasvavad häirivalt, "sarnanevad spagetteti kaussiga", mis ei aita lülitite valmistamiseks, ütles Shulaker. Sellisena töötasid teadlased välja meetodi nanotorude kasvatamiseks kitsastes soontes, suunates nanotorud ühte joondusse.

Kuid oli veel üks takistus. Kuigi 99,5 protsenti nanotorudest on joondatud, on mõned turustajad ikkagi kohast väljas. Selle probleemi lahendamiseks leidsid teadlased, et puurida auke teatud kihil asuvates kohtades, tagab, et isegi kiip, millel on tõkkega torud, töötab ootuspäraselt.

Teine probleem on see, et kuigi enamikul CNT-del on pooljuhtseadiste (nagu räni) omadused, on mõned toimivad täpselt nagu tavaline elektrit juhtiv metall, kuid ei suuda ennustada, millised torud halvasti töötavad. Need vähesed elektrit juhtivad torud võivad rikkuda terve kiibi, ja isegi murdosa kiibid ei pea mõttetuks mõtlema, lisas Shulaker. Parandustehnikana Shulaker ja tema kolleegid sisuliselt "lülitavad välja" kõik pooljuht-CNT-d, jättes ülejäänud juhtivate nanotorude kaudu ringlusse praegused tohutu raputused. Shulaker ütles, et kõrge vool kujutab endast ja purustab ainult nanoosakesed, mis löövad nano-mõõtmetega sulavkaitsmeid.

Aastal 2013 lõi meeskond CNT-arvuti, mida nad kirjeldasid ajakirjas Nature. Kuid see arvuti oli aeglane ja mahukas, suhteliselt väheste transistoridega.

Nüüd on nad loonud süsteemi mälu ja transistori kihtide virnastamiseks, kusjuures need kaks ühendavad väikseid juhtmeid. Uus 3D-disain on vähendanud transistori ja mälumahu vahelist transiiti ja selle tulemuseks olev arhitektuur võib toota pikselöögi kiirust, mis oleks 1000 korda kiirem kui muidu oleks võimalik, ütles Shulaker. Uue arhitektuuri kasutamisel on meeskond üles ehitanud hulga andurivahve, mis suudavad tuvastada infrapuna valguse ja eriti kemikaalide ümbrust.

Järgmine samm on veelgi suuremate ja keerukamate kiipide mõõtmiseks süsteem veelgi.

Jälgi Tia Ghose'i Twitterja Google+. Jälgi WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Originaal artikkel on WordsSideKick.com.


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com