211service.com
'S Werelds kleinste transistor is cool, maar zal de wet van Moore niet redden
De wet van Moore stagneert in het licht van de fysieke grenzen van wat er met silicium kan worden gedaan. Nu belooft een nieuw soort transistorontwerp het nog wat langer in leven te houden, hoewel de chipindustrie al manieren aan het bedenken is om het hoofd te bieden wanneer het eindelijk de emmer doet overlopen.
Het probleem waarmee chipontwerp momenteel wordt geconfronteerd, is helaas de natuurkunde zelf. Met silicium is het onmogelijk om een transistor te maken waarvan de poort - het deel van een transistor dat in- en uitschakelt om de elektronenstroom te regelen - kleiner is dan zeven nanometer. Maak ze kleiner, en elektronen kunnen tussen transistoren bewegen via een proces dat bekend staat als kwantumtunneling, wat betekent dat een transistor in een uit-stand onverwachts kan worden ingeschakeld, zelfs als dat niet de bedoeling is.
Dat legt een theoretische limiet op de wet van Moore: het idee dat het aantal transistors dat op een chip past, elke twee jaar of zo verdubbelt. Maar nu hebben onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory, geleid door de vorige TR Innovator Under 35 Ali Javey, gebouwd wat naar verluidt de kleinste werkende transistor ter wereld is.
Ali Javey, links, en Sujay Desai hebben 's werelds kleinste transistor gemaakt.
Hun prestatie publiceren in Wetenschap , leggen de onderzoekers uit dat het apparaat is gebouwd met behulp van koolstofnanobuisjes en molybdeendisulfide, waardoor een transistor is ontstaan met een poortlengte van slechts één nanometer. Het is een indrukwekkende prestatie, en - in theorie althans - betekent het dat het mogelijk zou zijn om veel meer van de kleine schakelaars in een chip te persen dan ooit met silicium zou kunnen worden bereikt. Voor een bepaalde context gebruiken de huidige state-of-the-art-chips transistors met een 14-nanometer-poort, en 10-nanometer-chips zijn onderweg.
Het resultaat is echter slechts een proof of concept - ver verwijderd van een levensvatbaar product. Om deze nanobuistransistors in een processor te veranderen, zouden miljarden van de schakelaars op betrouwbare wijze op een enkele chip moeten worden gemaakt. Dat is misschien mogelijk, maar het kan ook verlammend duur zijn.
De chipindustrie heeft inderdaad al erkend dat ze erop voorbereid is dat transistors niet langer krimpen. Eerder dit jaar publiceerde de Semiconductor Industry Association, bestaande uit onder meer Intel, AMD en Global Foundries, een rapport waarin werd aangekondigd dat het tegen 2021 niet economisch efficiënt zal zijn om de grootte van siliciumtransistors nog verder te verkleinen. In plaats daarvan lijken chips op verschillende manieren te veranderen.
We zien nu al een breuk in de processorindustrie, met een verschuiving van supersnelle allround hardware naar meer gespecialiseerde chips. Daartoe heeft Intel onlangs Movidius gekocht, een bedrijf dat chips maakt voor computervisietaken. Nvidia verkoopt ondertussen gespecialiseerde AI-chips aan een industrie die graag wil profiteren van machine learning.
Efficiëntere chipontwerpen zullen ook helpen de rekensnelheid te verhogen bij een lager stroomverbruik. Microsoft en Intel werken beide aan het gebruik van herconfigureerbare chips, ook wel FPGA's genoemd, om bijvoorbeeld kunstmatige-intelligentie-algoritmen efficiënter uit te voeren. En het Japanse telecom- en internetbedrijf SoftBank heeft onlangs de Britse chipontwerper ARM overgenomen vanwege zijn ongelooflijk succesvolle low-power-chips, die verwerkingskracht zullen leveren voor de groeiende hoeveelheid internet-of-things-hardware.
Minder gespecialiseerde processors zullen waarschijnlijk van vorm veranderen om de verwerkingskracht te vergroten. Chips zullen steeds vaker meerdere circuitlagen gebruiken om bijvoorbeeld de transistordichtheid te verhogen. Of misschien krimpen ze ineen door de doorbraak van Berkeley Lab te gebruiken om hetzelfde doel te bereiken.
(Lees verder: Wetenschap , Chipmakers geven toe dat transistoren op het punt staan te stoppen met krimpen, de wet van Moore is dood. Wat nu? ARM-afkoop van 32 miljard dollar is een gigantische gok op het internet der dingen op het internet der dingen)