שערים לוגיים חדשים מהירים פי מיליון מהצ'יפים של היום מודיעין נתונים של PlatoBlockchain. חיפוש אנכי. איי.

שערים לוגיים חדשים מהירים פי מיליון מהשבבים של היום

חותמת זמן: 23 במאי 2022 10:00
שער לוגי מחשוב אלקטרוני גל אור מהיר

As חוק מור מתחיל להאט, החיפוש נמשך אחר דרכים חדשות לשמור על העלייה האקספוננציאלית במהירויות העיבוד. מחקר חדש מצביע על כך שגישה אקזוטית המכונה "אלקטרוניקה גלי אור" יכולה להיות דרך חדשה ומבטיחה.

בעוד שהחדשנות בשבבי מחשב רחוקה מלהיות מתה, ישנם סימנים לכך שהגידול האקספוננציאלי בכוח המחשוב שהתרגלנו אליו ב-50 השנים האחרונות מתחיל להאט. ככל שהטרנזיסטורים מתכווצים לקנה מידה אטומי כמעט, זה הופך להיות קשה יותר להידחק יותר ויותר על שבב מחשב, מה שמגמר את המגמה שגורדון מור ראה לראשונה ב-1965: שהמספר הוכפל בערך כל שנתיים.

אבל מגמה חשובה לא פחות בכוח העיבוד התפוגגה הרבה קודם לכן: "קנה המידה של דנארד,” שקבע כי צריכת החשמל של טרנזיסטורים ירדה בהתאם לגודלם. זו הייתה נטייה מאוד שימושית, מכיוון ששבבים מתחממים במהירות ונפגעים אם הם שואבים יותר מדי כוח. קנה המידה של Dennard פירושו שבכל פעם טרנזיסטורים shrank, כך גם צריכת החשמל שלהם, שאפשרה להפעיל שבבים מהר יותר מבלי לחמם אותם יתר על המידה.

אבל מגמה זו לא נתקעה בשנת 2005 עקב ההשפעה המוגברת של דליפת זרם בהיקפים זעירים מאוד, והעלייה האקספוננציאלית בקצבי השעון של שבבים התפוגגה. יצרניות השבבים הגיבו במעבר לעיבוד מרובה ליבות, שבו מעבדים קטנים רבים פועלים במקביל כדי להשלים עבודות מהר יותר, אך קצבי השעון נותרו פחות או יותר עומדים מאז.

אולם כעת, חוקרים הוכיחו את היסודות של טכנולוגיה שיכולה לאפשר קצבי שעון גבוהים פי מיליון מהשבבים של היום. הגישה מסתמכת על שימוש בלייזרים כדי להפיק פרץ מהיר במיוחדs של חשמל ושימש ליצירת השער הלוגי המהיר ביותר אי פעם - אבן הבניין הבסיסית של כל המחשבים.

מה שנקרא "אלקטרוניקה גלי אור" מסתמך על העובדה שאפשר להשתמש באור לייזר כדי לעורר אלקטרונים בחומרים מוליכים. חוקרים כבר הוכיחו שפולסי לייזר מהירים במיוחד מסוגלים ליצור פרצי זרם בטווחי זמן של חמש שניות - מיליונית מיליארדית השנייה.

לעשות איתם משהו מועיל הוכח יותר חמקמק, אבל ב נייר פנימה טבע, חוקרים השתמשו בשילוב של מחקרים תיאורטיים ועבודה ניסיונית כדי לתכנן דרך להשתמש בתופעה זו לעיבוד מידע.

כשהצוות ירה בלייזר מהיר במיוחד על חוט גרפן שנמתח בין שתי אלקטרודות זהב, הוא הפיק שני סוגים שונים של זרמים. חלק מהאלקטרונים שנרגשו מהאור המשיכו לנוע בכיוון מסוים לאחר כיבוי האור, בעוד שאחרים weמחדש חולף ו weמחדש רק בתנועה בזמן האור was על. החוקרים גילו שהם יכולים לשלוט בסוג הזרם שנוצר על ידי שינוי צורת פעימות הלייזר שלהם, אשר שימש אז כבסיס לשער הלוגי שלהם.

שערים לוגיים פועלים על ידי נטילת שתי כניסות - או 1 או 0 - עיבודן, ומתן פלט יחיד. כללי העיבוד המדויקים תלויים בסוג השער הלוגי המיישם אותם, אבל למשל, שער AND מוציא 1 רק אם שתי הכניסות שלו הן 1, אחרת הוא מוציא 0.

בתכנית החדשה של החוקרים, שני לייזרים מסונכרנים משמשים ליצירת התפרצויות של זרמים חולפים או קבועים, המשמשים ככניסות לשער הלוגי. זרמים אלה יכולים להוסיף או לבטל זה את זה כדי לספק את המקבילה של 1 או 0 כפלט.

ובגלל המהירויות הקיצוניות של פעימות הלייזר, השער המתקבל מסוגל לפעול במהירויות בפטהרץ, שהיא מהירה פי מיליון ממהירויות הג'יגה-הרץ ששבבי המחשב המהירים ביותר של היום יכולים לנהל.

ברור שההתקנה גדולה ומורכבת בהרבה מהסידור הפשוט של טרנזיסטורים המשמשים לשערים לוגיים קונבנציונליים, וכיווץ אותו עד לקנה המידה הנדרש לייצור שבבים מעשיים תהיה משימה אדירה.

אבל בעוד שמחשוב פטהרץ לא נמצא מעבר לפינה בקרוב, המחקר החדש מצביע על כך שאלקטרוניקה של גלי אור יכולה להיות שדרה חדשה מבטיחה ועוצמתית לחקור לעתיד של מחשוב.

קרדיט תמונה: אוניברסיטת רוצ'סטר / מייקל אוסדצ'י

בול זמן:

עוד מ רכזת הסינגולריות