Закон Мура, согласно которому количество транзисторов на кристалле микросхемы должно удваиваться каждые два года, в последнее время работает с большими оговорками. Что придет на смену привычным кремниевым чипам, когда их производительность уже нельзя будет увеличить?
Закон Мура существует с 1965 года, и все еще работает, но очевидно, что производительность кремниевых микросхем невозможно наращивать до бесконечности. Наступит момент, когда дополнительные транзисторы просто не получится установить на кристалл.
Если однажды закон Мура полностью перестанет выполняться, человечество может столкнуться с технологическим кризисом. Потому ученые работают над альтернативой привычным кремниевым чипам и уже создали несколько вариантов.
1. Квантовый компьютер
Если обычные компьютеры в качестве единицы информации используют бит, то есть нули и единицы, то квантовые применяют кубит. Это те же ноль и единица, но в состоянии суперпозиции. Это в сочетании с другими квантовыми явлениями, например, состоянием запутанности, дает огромное преимущество в объеме производимых вычислений.
Сейчас разработкой квантовых компьютеров занимаются Google, IBM, Intel, Honeywell и ряд небольших стартап-компаний.
Часть квантового компьютера Sycamore, разработанного Google
Однако пока что разработчики сталкиваются со значительными проблемами: необходимостью охлаждения, нестабильностью кубитов и неточностью вычислений. Потому, хотя первый квантовый компьютер появился еще в 1998 году, эволюция таких устройств идет очень медленно.
2. Графен
Графен был впервые создан в 2004 году и теперь считается материалом будущего.
Это наноматериал толщиной в один атом с гексагональной структурой кристаллической решетки, но главное – он чрезвычайно прочный, гибкий и при этом является сверхпроводником для электричества и тепла. Предполагается, что устройства из графена будут гибкими и очень производительными.
Но на данный момент графен создается только в лабораториях и не может быть получен в промышленных масштабах.
Есть и еще одна проблема: в отличие от кремниевого полупроводника, графен из-за его сверхпроводимости нельзя включить и выключить с помощью электрического тока. То есть гипотетический графеновый компьютер просто невозможно будет отключить.
3. Наномагниты
Наномагниты по логике работы очень похожи на кремниевые чипы: они используют для передачи сигналов бистабильные состояния намагниченности, которые литографически прикрепляются к архитектуре схемы.
Если кремниевые транзисторы переключаются под воздействием тока и тем самым создают двоичный код, то в наномагнитах это происходит за счет смены состояний намагниченности. Эту бинарную информацию затем можно обрабатывать, используя диполь-дипольные взаимодействия между магнитами.
Преимуществом наномагнитов является их низкое энергопотребление, ведь их работа не требует применения тока. И в целом наномагнитные устройства сейчас кажутся наиболее вероятным вариантом замены кремниевых.
Поделиться
