Новые подходы к производству чипов, искусственный интеллект, Интернет вещей

CHIPHi-Tech

Тренды > Технологии будущего

Главные технотренды 2018

В IT-разработках дальнейшее развитие традиционных компьютерных технологий играет всего лишь вспомогательную роль. Искусственный интеллект и Интернет вещей задают тон на ближайшее будущее.

Тот факт, что нас окружают компьютеры, а мы постоянно находимся на связи со смартфонами в руках, сегодня воспринимается как нечто само собой разумеющееся. Начало такого симбиоза человека, Сети и компьютера знаменует известная рекламная вставка AOL с Борисом Беккером и его «Ich bin drin» («Я внутри», «я в деле»). Двадцать лет спустя, в 2019-м, смысл сочетания «быть внутри» воспринимается по-другому. Может быть, искусственный интеллект (ИИ) и Интернет вещей — это два понятия, которые означают для многих что-то роковое и далекое, как еще пару лет назад облачные технологии, но за ними стоят перемены, которые крепко охватывают повседневную жизнь.

Интернет вещей — это мир сантиметровых устройств, объединенных в сеть, состоящих из чипов, датчиков и беспроводной связи. Они вшиты в одежду, встроены в автомобили, уличные фонари, вмонтированы в места стоянки и собирают потоки данных, которые, в свою очередь, в будущем станут обрабатываться не простыми алгоритмами, а самообучающимися системами, с каждым притоком информации становящимися все лучше и откликающимися все более «интеллектуально».

Но этот чудесный новый мир наступит только при условии, что будет соблюдена основная константа: чтобы повысить эффективность вычислений компьютеров, самые маленькие вычислительные блоки — транзисторы — должны стать еще более компактными. Если еще 15 лет назад размер транзисторов составлял 130 нм, что сопоставимо с размером вируса гриппа, то сегодня ученые ломают голову в поисках способа уменьшить транзисторы в будущем до диаметра атома (0,3 нм).

Миниатюризация для прогресса

Транзисторы — это миниатюрные электронные переключатели, представляющие значение 0 или 1 бинарного кода. Чем они меньше, тем быстрее компьютер производит вычисления, если говорить о производительности, и тем энергоэффективнее он работает, если говорить об оптимизации энергопотребления. Знаменитый закон Мура, озвученный полвека назад, заключается в следующем: количество транзисторов, размещаемых на одной и той же площади интегральной схемы, каждые полтора года увеличивается в два раза. Такое удваивание означает повышение эффективности до 40%. Большего производители микропроцессоров на сегодняшний день достичь не в состоянии, поскольку используемые технологии производства микросхем дошли до пределов своих возможностей.

Уже сегодня развитие нового поколения требует не одного миллиарда долларов. Из двух десятков производителей интегральных микросхем закону Мура сейчас отвечают всего четыре: Intel, Samsung, TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) и GlobalFoundries, поставщик чипов AMD. Полупроводниковые изделия TSMC используют многие производители смартфонов. Кроме того, обозначения размеров поколения транзисторов больше не соответствует фактическим размерам. В настоящее время Samsung позиционирует свой Galaxy S8 как смартфон с чипом с десятинанометровыми транзисторами, но по сути никаких транзисторов размером в 10 нм там нет, а то, что Samsung называет «10 нанометров», для Intel и TSMC означает немного другое (см. справа внизу).

Этот момент также связан с новой структурой FinFET, которую Intel впервые использовала в 2012 году. Говоря простыми словами, эти транзисторы состоят из двух конструктивных элементов: затворов и каналов в виде плавников или ребер, перекрещивающихся между собой и образующих сетку (см. справа). Затвор пропускает или блокирует ток, протекающий по плавнику, обеспечивая таким образом переключение значения с 0 на 1 и наоборот. Сравнить размеры элементов структуры разных производителей микросхем можно по двум параметрам: Contacted Poly Pitch — шаг затворов, и Minimum Metal Pitch — расстояние между контактами, которые находятся непосредственно над транзисторами и обеспечивают подачу тока.

Транзисторы FinFET на рынке с 2012 года. Они состоят из двух конструктивных элементов: каналов-плавников и затворов. Напряжение на затворе переключает транзистор

Без пяти двенадцать для закона Мура

Преимущества транзисторов FinFET заключаются в плавниках. Затвор обхватывает канал-плавник с трех сторон, в результате чего повышается эффективность управления включением и отключением тока. Но чем меньше структуры, тем сложнее контролировать прохождение тока. В результате возникает ток утечки, повышается теплоотдача и энергопотребление. В производстве полупроводниковых приборов считается, что предел технологии FinFET — семь нанометров. Компания TSMC намерена к 2018 году перейти на семь нанометров для iPhone через одно поколение, и это будет последним поколением микропроцессоров, выпущенных по старой технологии.

Чем меньше транзисторы FinFET, тем выше производительность чипа. Определяющими являются два параметра: шаг затворов (CPP) и расстояние между контактами, которые подают ток (MMP)

Срок действия закона Мура должны продлить две новинки. В первую очередь — использование нового метода экспонирования. Производители интегральных микросхем по-прежнему применяют иммерсионную литографию для формирования кремниевых структур при помощи лазера, излучающего свет с длиной волны 193 нм. Чтобы вырастить структуры, размер которых меньше длины волны, материал многократно экспонируется через матрицы. В будущем будет использоваться фотолитография в глубоком ультрафиолете (EUV) — лазер будет излучать волны длиной всего 13,5 нм. Применение волн такой длины требует перемещения полупроводниковых пластин через ряд установок, причем в вакууме, что представляет собой технические сложности. Нидерландская компания ASML уже производит тестовые EUV-литографы, из которых 14 систем уже используются по всему миру. По всей видимости, к 2019 году ASML созреет для серийного производства EUV-установок.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Будущее автопрома Будущее автопрома

Последние достижения в сферах электромобилей и беспилотных авто

CHIP
Развести Нигерию Развести Нигерию

Что Сергей Мавроди забыл в Нигерии.

GQ
Домоседы и непоседы Домоседы и непоседы

Как ужиться вместе, если интересы супругов не совпадают?

Лиза
Он знает боль Он знает боль

Конор Макгрегор готовится к главному бою в своей карьере.

GQ
Медицина будущего Медицина будущего

Диагностировать заболевания будут алгоритмы, а лечить людей — роботы?

CHIP
Теория женского рода: самые яркие женщины научпопа Теория женского рода: самые яркие женщины научпопа

Ученые и журналистки, которые совершают открытия и продвигают науку в массы

Forbes
Ford Focus Ford Focus

В начале 2018 года представят и следующее поколение Focus

Quattroruote
Четыре кадра Четыре кадра

Как работает серьезный бизнес по производству смешного

РБК
BMW M2 против Ford Focus RS BMW M2 против Ford Focus RS

Мехатроника, способная подарить несравненное удовольствие от вождения

Quattroruote
«Я адепт времени невеликой режиссуры» «Я адепт времени невеликой режиссуры»

Режиссер Борис Павлович — о том, как не преодолевать, а стирать границы

Русский репортер
Из Сиби­ри с любовью Из Сиби­ри с любовью

Шестнадцатилетняя Крис Грикай­те из Омска открывает шоу Prada.

Vogue
Доходное зерно Доходное зерно

«Лаборатория кофе» перевыполнила план обжарки кофе в шесть раз

Forbes
Джек Ма и его «короли солдат»: в России выходит книга о создателе Alibaba Джек Ма и его «короли солдат»: в России выходит книга о создателе Alibaba

Отрывок из книги «Alibaba. История мирового восхождения от первого лица»

Forbes
Раннее развитие: зачем это детям и... родителям? Раннее развитие: зачем это детям и... родителям?

Отвечают ли модные методики раннего развития потребностям детей

Psychologies
Мы говорим, но нас не слышат: что делать? Мы говорим, но нас не слышат: что делать?

Умение грамотно доносить мысли нужно не только тем, кто занят в рекламе, политике или журналистике. Часто карьера, личное счастье и здоровье зависят от того, как мы обращаемся со словами. Эксперт в области коммуникации Фрэнк Лунц объясняет, чем эффективное общение отличается от неэффективного.

Psychologies
Как остановить живодерство Как остановить живодерство

Владимир Панов: «Я не защитник животных»

Русский репортер
Замучили колики? Спешим на помощь малышу! Замучили колики? Спешим на помощь малышу!

Почему возникают колики, являются ли они заболеванием и как помочь малышу?

9 месяцев
Honda Accord Honda Accord

Accord – игрок давнишний и честный

АвтоМир
Татьяна Виноградова-Шалевич: Жена артиста Татьяна Виноградова-Шалевич: Жена артиста

Слава не подталкивал к решению быть с ним, приняла его я сама

Караван историй
Максим Фирсов и Сергей Полиссар Максим Фирсов и Сергей Полиссар

Создатели сервиса доставки еды Foodfox о своем бизнесе.

GQ
Смартфон как причина вашего развода Смартфон как причина вашего развода

Может ли увлечение гаджетами и сетевыми сервисами привести к разрыву отношений?

CHIP
Константин Хабенский: «Хочу, чтобы работа меня удивляла» Константин Хабенский: «Хочу, чтобы работа меня удивляла»

Самый популярный российский актер начала XXI века по версии «Википедии»? Сам он от такого определения просто отмахивается. В этом нет кокетства: и на жизнь, и на профессию Константин Хабенский смотрит под совершенно другим углом.

Psychologies
Космические огурцы Космические огурцы

За год «Долина овощей» увеличила выручку вчетверо благодаря теплицам

РБК
Магнитный щит для Марса: сработает ли идея NASA по терраформированию красной планеты? Магнитный щит для Марса: сработает ли идея NASA по терраформированию красной планеты?

Как NASA хочет вернуть Марсу атмосферу и в дальнейшем изменить климат планеты

Forbes
Мальчики и «мажор» Мальчики и «мажор»

Создатели самого популярного русского сериалa об успехе.

GQ
Дар Лизы Дар Лизы

Очерк Ксении Соколовой о Елизавете Глинке.

СНОБ
Третий сон Бананана Третий сон Бананана

Жизнь после кино: легендарной «Ассе» 30 лет.

Русский репортер
Весенние сны крейсера «Аврора» Весенние сны крейсера «Аврора»

Как крейсер «Аврора» оказался в центре социально-политических катаклизмов

Дилетант
Большая энциклопедия джентльмена. Том XIII Большая энциклопедия джентльмена. Том XIII

Учимся выходить из любых идиотских ситуаций.

GQ
Зиявудин Магомедов: «Никуда мы не уйдем от нашего проклятия, везде труба» Зиявудин Магомедов: «Никуда мы не уйдем от нашего проклятия, везде труба»

Интервью с Зиявудином Магомедовым о инновациях и технологиях

Forbes
Открыть в приложении