3D Компютърните Чипове Може Да Са 1000 Пъти По-Бързи От Съществуващите

{h1}

Според новите проучвания 3d компютърен чип, който разчита на въглеродни нанотръби, може да бъде 1000 пъти по-бърз от съществуващите технологии.

ST. LOUIS - Нов метод за проектиране и изграждане на компютърни чипове може да доведе до бързичко бърза обработка поне 1000 пъти по-бърза, отколкото са способни най-добрите съществуващи чипове, казват изследователите.

Новият метод, който разчита на материали, наречени въглеродни нанотръби, позволява на учените да изграждат чипа в три измерения.

3D дизайнът позволява на учените да преплитат памет, която съхранява данни, и процесорите за съкращаване на числата в същото малко пространство, заяви Макс Шулакер, един от дизайнерите на чипа и докторски кандидат по електротехника в университета в Станфорд в Калифорния. [10 технологии, които ще преобразят живота ви]

Намаляването на разстоянието между двата елемента може драстично да намали времето, което компютрите отнемат да свършат работата си, заяви Шулакер, 10 септември тук, в „Чакай, какво?“ технологичен форум, домакин на Агенцията за напреднали научноизследователски проекти в отбраната, крилото на американските военни.

Напредването забавя

Неумолимият напредък в изчислителната мощност през последните 50 години до голяма степен се дължи на способността да се правят все по-малки силициеви транзистори, тристранните електрически превключватели, които правят логическите операции за компютрите.

Според закона на Мур, грубо правило, първо артикулирано от изследователя на полупроводници Гордън Е. Мур през 1965 г., броят на транзисторите върху даден силиконов чип приблизително ще се удвои на всеки две години. Вярно на неговите прогнози, транзисторите са станали все по-мънички, като най-тънките части са с размер само 5 нанометра, а най-малките функционални са с размери само 7 нанометра. (За сравнение средният кичур човешка коса е широк около 100 000 нанометра.)

Намаляването на размера обаче означава, че квантовите ефекти на частиците в този мащаб могат да нарушат функционирането им. Следователно е вероятно законът на Мур да приключи в рамките на следващите 10 години, казват експертите. Отвъд това свиването на транзисторите до горчивия край може да не допринесе много за ускоряване на компютрите.

Дълго време за пътуване

Основното препятствие на пътя към по-бързите компютри не е маркирането на скоростта на процесора, а проблемът с паметта, каза Shulaker.

Анализът на големи данни изисква компютърът да извлече някакво мъничко парче данни от някакво непознато досега място в наистина потресаващи нива от данни. След това компютърът трябва да прехвърли тази информация чрез електрически сигнал напред и назад през (сравнително) огромните инчове жица между паметта на компютъра (обикновено твърд диск) и процесорите, изправени пред скоростния удар на електрическото съпротивление по целия път. [Супер интелигентни машини: 7 роботизирани бъдещи]

"Ако се опитате да стартирате това в компютъра си, бихте прекарали над 96 процента от времето просто бездействайки, без да правите абсолютно нищо", каза Shulaker. "Губиш огромно количество енергия." Докато централният процесор (CPU) изчаква част от данните, за да направи връщането от паметта, например, компютърът все още е в сила, въпреки че не изчислява нещо.

Решаването на "процесно време за пътуване" на паметта-процесор обаче е сложно. Двата компонента не могат да бъдат поставени в една и съща вафла, тъй като вафли на базата на силиций трябва да се нагреят до около 1800 градуса по Фаренхайт (1000 градуса по Целзий), докато много от металните елементи в твърди дискове (или твърди устройства) се стопяват при тези температури, Каза Шулакер.

Въглеродни нанотръби

За да заобиколят този въпрос, Shulaker и неговите съветници от университета в Станфорд, Subhasish Mitra и H.-S. Филип Вонг, погледна към съвсем различен материал: въглеродни нанотръби или миниатюрни мрежести пръчки, изработени от въглеродни атоми, които могат да бъдат обработвани при ниски температури. Въглеродните нанотръби (CNT) имат електрически свойства, подобни на тези на конвенционалните силициеви транзистори.

В конкуренция между главата на силициевия транзистор и CNT транзистора "ръцете надолу, CNT ще спечели", казва Shulaker пред WordsSideKick.com. "Това би бил по-добър транзистор; може да мине по-бързо; използва по-малко енергия."

Въглеродните нанотръби обаче растат по безреден начин, "наподобяващи купа със спагети", което не е полезно за направата на вериги, каза Shulaker. Като такъв, изследователите са разработили метод за отглеждане на нанотръби в тесни канали, водещи нанотръбите към изравняване.

Но имаше още едно препятствие. Докато 99,5 процента от нанотръбите стават подравнени, няколко страгленци все още ще са извън положението си. За да разрешат този проблем, изследователите разбраха, че пробиването на дупки на определени места в чипа може да гарантира, че дори чип с тръби в посока на движение ще работи както се очаква.

Друг проблем е, че макар повечето CNT да имат свойствата на полупроводник (като силиций), някои от тях действат точно като обикновен проводящ метал, без да предсказват кои тръби ще се държат неправилно. Тези няколко тръбни проводящи тръби могат да съсипят цял ​​чип и налагането на хвърляне дори на част от чиповете няма да има финансов смисъл, добави Shulaker. Като средство за защита Shulaker и неговите колеги по същество "изключват" всички полупроводникови CNT, оставяйки огромни струи ток да циркулират през останалите проводящи нанотръби. Силният ток се загрява и разрушава само проводящите нанотръби, които издухват като предпазители от наномащаб, каза Shulaker.

През 2013 г. екипът изгради компютър с CNT, който те описаха в списание Nature. Този компютър обаче беше бавен и обемист, със сравнително малко транзистори.

Сега те създадоха система за подреждане на слоеве памет и транзистори, с малки проводници, свързващи двата. Новият 3D дизайн намали времето за преминаване между транзистор и памет и получената архитектура може да произведе светкавично изчислителни скорости до 1000 пъти по-бърза, отколкото би било възможно иначе, каза Shulaker. Използвайки новата архитектура, екипът е изградил разнообразни сензорни вафли, които могат да открият всичко - от инфрачервена светлина до конкретни химикали в околната среда.

Следващата стъпка е да мащабирате системата допълнително, за да направите още по-големи, по-сложни чипове.

Следвайте Tia Ghose нататък кикотенеи . последвам Наука на живо @wordssidekick, Facebook, Оригинална статия на Наука на живо.


Видео Добавка: .




Изследване


Разведени Ли Са Плъхове В Лабораторията Само За Лабораторията?
Разведени Ли Са Плъхове В Лабораторията Само За Лабораторията?

7 Странни Факти За Тетриса
7 Странни Факти За Тетриса

Наука Новини


Смъртоносните, По-Малко Известни Ракови Заболявания На Главата И Шията Не Могат Да Бъдат Игнорирани (Op-Ed)
Смъртоносните, По-Малко Известни Ракови Заболявания На Главата И Шията Не Могат Да Бъдат Игнорирани (Op-Ed)

Бубонната Чума Все Още Убива Хиляди
Бубонната Чума Все Още Убива Хиляди

Кое Е Най-Рядкото Метеорологично Явление?
Кое Е Най-Рядкото Метеорологично Явление?

Дълго Невидими, Научните Изследвания Показват, Че Вулканичните Нива На Co2 Са Поразителни (Op-Ed)
Дълго Невидими, Научните Изследвания Показват, Че Вулканичните Нива На Co2 Са Поразителни (Op-Ed)

Безплатният Контрол На Раждаемостта Намалява Процента На Абортите С 62 Процента
Безплатният Контрол На Раждаемостта Намалява Процента На Абортите С 62 Процента


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com