• benchmark.pl
  • Komputery
  • Komputery milion razy wydajniejsze dzięki magnetycznym elementom półprzewodnikowym
Komputery

Komputery milion razy wydajniejsze dzięki magnetycznym elementom półprzewodnikowym

Karol Żebruń | Redaktor serwisu benchmark.pl
32 komentarze Dyskutuj z nami

Alternatywa dla technologii CMOS

Technologia CMOS towarzyszy nam od kilkudziesięciu lat. Teraz gdy skala tranzystorów sięga 20 nm i mniej już na poważnie poszukuje się alternatywnego rozwiązania, które zagwarantuje skuteczne odprowadzanie ciepła przy dużej skali integracji układów. Magnetyczne elementy półprzewodnikowe, wykorzystujące spin elektronu, mają szanse być taką alternatywą, gdyż grzeją się w znacznie mniejszym stopniu.

Inżynierowie konstruujący procesory bazujące na technologii CMOS stają na głowie, aby zwiększyć ich wydajność przy jak najmniejszym wzroście ilości generowanego ciepła. Przez wiele lat zmniejszanie procesu produkcyjnego pozwalało skutecznie rozwiązać ten problem, potem pomocna stała się idea jednostek wielordzeniowych.

Intel tranzystor trójbramkowy schemat budowa
Obecnie bardzo duże nadzieje pokładane są w technologii wielobramkowych tranzystorów FinFET. Jej wariant jest wykorzystywany przez Intela w procesorach Ivy Bridge.

Obecnie procesory produkowane są już w procesach 28 i 22 nm. Intel chce za rok wdrożyć technologię 14 nm, a w kolejnych latach także niższe procesy. Czy jednak będą to jeszcze urządzenia bazujące na tradycyjnej technologii CMOS? Być może jeszcze przez pewien czas uda się jeszcze upychać kolejne miliony tranzystorów w kości rozmiarów paznokcia, ale w końcu trzeba będzie spasować i sięgnąć po inne rozwiązanie.

superkomputer SuperMUC najwydajniejsza jednoska chłodzenie ciepła woda
Konstruktorzy superkomputera SuperMUC chcą w ciągu najbliższych kilkunastu lat zmniejszyć skalę komputera milion razy. Aby zmieścić petaflopową moc w obudowie biurkowego komputera przyda się z pewnością przełomowa technologia.

Alternatywą, o której bardzo dużo się ostatnio mówi jest grafen i jego różne warianty, a także silicen (krzemowy materiał o strukturze podobnej do grafenu). Do tej listy należy dodać jeszcze jeden pomysł - magnetyczne elementy półprzewodnikowe, które wykorzystują spin elektronu.

Układy logiczne wyprodukowane z ich pomocą mogą, zdaniem inżynierów z Northwestern University, doprowadzić do wyprodukowania komputerów milion razy wydajniejszych przy takim samym zapotrzebowaniu na energię jak obecnie.

Magnetooporowy tranzystor spinowy schemat budowy

Podstawową cegiełką superwydajnych energetycznie jednostek obliczeniowych są elementy spintroniczne (dział elektroniki zajmujący się wykorzystaniem spinu elektronu). Pracownicy Northwestern University wykorzystali opatentowaną autorską technologię magnetooporowych bipolarnych tranzystorów spinowych (magnetoresistive bipolar spin-transistors).


Więcej o superwydajnych urządzeniach elektronicznych:

Źródło: Northwestern University, LRZ

Komentarze

32
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    Fa_sol
    11
    Wszystko ładnie i pięknie tylko zanim zaczną coś takiego produkować dla zwykłych śmiertelników to przepłynie w rzekach bardzo wiele wód, a co za tym idzie, dojdzie o wiele więcej nowych pomysłów i możliwości technologicznych.
  • avatar
    Konto usunięte
    8
    Popatrzmy na to z innej strony: kilkadziesiąt lat temu, kiedy wynaleziono układ scalony, nikt nie myślał że w ciągu tych, powiedzmy 20-30 lat ktoś stworzy z tego procesor, a potem komputer.
    I ja myślę że za te 20-30 lat doczekamy się takiego rozwiązania
  • avatar
    slo1q
    3
    Jeżeli ujrzymy tego typu rozwiązania w komputerach w ciągu najbliższych 20-30 lat, będzie to na pewno ogromny skok w wydajności, jednak na początku zapewne tego typu rozwiązania będą kilkunasto-kilkudziesięciokrotnie droższe od CMOS
  • avatar
    Konto usunięte
    3
    IBM...:)
  • avatar
    AndreoKomp
    3
    Mam inne zdanie na ten temat, a mianowicie: Takie rozwiązanie mogą wejść w życie szybciej niż Wam się wydaje. Jest to moim zdaniem uzależnione od tego, czy coś przejściowego będzie wymyślone po drodzę. Producenci żeby mieć ciągłą sprzedaż, muszą wymyślać coraz to wydajniejsze układy. Na chwilę obecną ratunkiem jest zmniejszanie procesu technologicznego, przez co można upakować więcej tranzystorów, więcej rdzeni itd. Niestety w końcu już nie pójdzie zmniejszyć procesu i co wtedy? Załóżmy, że za 10 lat to nastąpi, to co firma przestanie sprzedawać procesory na kolejne 10-20 lat? No pewnie że nie, wprowadzi to co będzie mogła, a jak jedynym rozwiązaniem będą np. magnetyczne elementy półprzewodnikowe, to je w tych procesorach ujrzymy i nie za 20-30 lat, tylko nawet za 10 lat lub szybciej w zależności co po drodze naukowcy wymyślą. Jak cały czas pójdzie wymyślać coś, co będzie zwiększać moc obliczeniową o 20-100% to na rozwiązania o których mowa w artykule przyjdzie nam długo poczekać.
    Zobaczcie na ekrany LCD. Przez ile lat producenci udoskonalali tą technologie. Wymyślali przeróżne rodzaje matryc TN, PVA, S-PVA, VA, AMVA, IPS, e-IPS, PLS itd. zmienili podświetlenie na LED, tworzyli przeróżną elektronikę. Jak widać wyczerpały się możliwości, 3D nie bardzo się przyjmuje, dlatego wchodzi technologia OLED, technologia która z tego co czytałem, mogła już pojawić się dawno, ale póki można było sprzedawać telewizory LCD, to po co wprowadzać coś nowego. Tak jest ze wszystkim.
  • avatar
    Eklerek
    1
    E, że co?
  • avatar
    pablo11
    1
    Tak sie zastanawiam nad tym co te rysunki na górze przedstawiają. I wychodzi mi że Intel je tylko tak dla jaj wstawił(dla zmyłki). Popatrzcie że w tym przypadku pojemność między bramką a drenem wzrasta- a co za tym idzie pobór mocy przypadający na tranzystor. Moznaby to chyba wytłumaczyć grubszą warstwą izolatora ale kurcze wtedy będą mniejsze oddziaływania elektryczne :). Nie wiem jak oni to rozkminili że to będzie lepiej działac od struktury 3D działającej obecnie... Do tego na tym rysunku tri gate mnie poprostu rozbawiło ?? WTF przecież to są poprostu 3 tranzystory koło siebie a nie żadno tri gate ?? No chyba że te tranzystory mają połączone bramki no ale to zwiększa pojemność =pobór mocy ?? Zupełnie nie czaje tych ich rysunków. Co one mają przedstawiać.
  • avatar
    dysan112
    1
    wszystko i tak opiera się na zasadzie tak i nie, 0 i 1 itp... tu chodzi o techniki wytworzenia elementu zwanego tranzystorem oraz bramek w jak najmniejszej postaci. Idea jest ciągle ta sama

    Oprócz CMOS używa się też TTL do budowy szybkich pamięci podręcznych zwłaszcza L1. I to głownie nie rdzeń a pamięć podręczna się grzeje najbardziej.

    Jeśli chodzi o tzw proces technologiczny np 22nm to nie oznacza że każda bramka, tranzystor są wykonane w tym rozmiarze i tej odległości miedzy sobą, jest to najmniejsza odległość miedzy danymi elementami układu. A dlaczego jest tak że jest coraz trudniej zmniejszać układy ?
    bo lasery których używa się to "wtapiania" warstwy domieszkowanej w krzem trzeba robić coraz bardziej dokładnie a światło lasera ma tez swoją szerokość fali więc i dokładność za tym stoi. Proste i logiczne
  • avatar
    Warmonger
    0
    Czy mi się wydaje, czy news kończy się w połowie? Co to za technolgia, jak działa, kiedy możemy się jej spodziewać etc.
  • avatar
    L3t94
    0
    Gdyby ten "super komputer" był milion razy mniejszy to na co mi komputer w domu. Rozwój sieci i można by działać z jednego komputera :D! Wtedy każdy byłby równy w grach sieciowych (na przykład)... komputer ograniczałby się do jakiegoś monitora rozwijanego na ścianie i kontrolera którym mogłoby być np. ciało.
    Taaaaa co ja bredze...!
    A jednak to może stać się rzeczywistością lada dzień. Wystarczy super komputer + bezprzewodowy światłowód.
  • avatar
    PL_SBX
    -12
    Ludzie po co tworzycie technologię która za kilkanaście/-set lat i tak będzie bezużyteczna przez to że prądu wam zabraknie -,- Ja bym wolał coś lepszego dla środowiska.
  • avatar
    Konto usunięte
    -18
    Obecnie to procesory sa w 22nm tylko u Intela i tak zostanie jeszcze dlugo, a finFET to zadna przyszlosc o ktorej sie mowi tylko terazniejszego, przyszlosc niedaleka to nanorurki, druty a o grafenie to dobrze jest sobie anegdoty uprawiac jako lek na wszystko.
  • avatar
    Sfeshey
    0
    Moim zdaniem to i tak zależy od tego czy wojsko, NASA i inne wielkie organizacje będą tego potrzebować (a potrzebują :).Sypną kasą na rozwój technologii i trochę to przyśpieszy, pytanie tylko czy to rozwiązanie rzeczywiście przyniesie oczekiwane korzyści...
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    Dopiero ostatnie dwa zdania (dosłownie), są początkiem tematu. Ale niestety na tym temat zakończono. Czyli właściwie, tekst jest jednie nagłówkiem tematu. Ech, nie ma to jak rzetelne dziennikarstwo...