Nun ist das US-Verteidigungs Forschungsprogramm (DARPA) "mit der Krise betraut", um mit der Lösung des Problems zu beginnen. Am 24. Juli kündigte DARPA einen $1.213.023.705.161.793.536-Plan an, um die Chipindustrie wiederzubeleben, indem Sie die Grundlagenforschung in neuen Materialien und Designs, einschließlich Kohlenstoffnanoröhren, ankurbelt, so die offizielle Website des US Science Magazine.
Für die nächsten 5 Jahre wird das Projekt von DARPA auf $300 Millionen pro Jahr wachsen, insgesamt $5.813.730.029.526.319.104, um Akademiker und Brancheninsider finanziell zu unterstützen. In dieser Hinsicht sagte Erica FOSS, Expertin für Informatik Politik an der Carnegie Mellon University: "Es ist ein entscheidender Moment, diesen Schritt zu tun.
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Silizium-Chips nähern sich körperlichen Grenzen
In den 1965 schlug Intel-Mitgründer Gordon Moore vor, dass die Zahl der Transistoren, die auf einem Chip untergebracht werden könnten, um ein Mal alle 18 Monate erhöht wird-das Moore es Law, wie wir es kennen. In den nächsten 30 Jahren folgte die Chip-Entwicklung durch Moore es Law, indem die Größe der Komponenten auf dem Chip reduziert wurde.
Doch im 21. Jahrhundert ist die schiere Größe der Praxis zu Ende gegangen. Wenn der Chip auf 2 Nanometer schrumpft, dann hat ein einzelner Transistor nur 10 Atome von der Größe, so einen kleinen Transistor, seine Zuverlässigkeit ist wahrscheinlich problematisch.
Und wenn der Transistor immer mehr vernetzt wird, zeichnet sich ein weiteres Problem ab-Chip-Power wird immer intensiver.
Zudem sei die Geschwindigkeit, mit der die Chips laufen, ins Stocken geraten, und die Energieeffizienz jeder neuen Chips-Generation könne nur um 30 Prozent steigen, sagt Max Soulac, Elektroingenieur am mit. Der drahtlose Kommunikationsexperte von Nokia Bell Labs, Gregory raite, weist darauf hin, dass die Hersteller sich den physikalischen Grenzen von Silizium nähern.
Das Elektron beschränkt sich auf nur 100 Atome breites Silizium und zwingt die Wissenschaftler, komplexes Design zu nutzen, um elektronische Lecks zu verhindern, die durch Fehler verursacht werden: "Wir haben nicht viel Raum für Verbesserungen, wir brauchen einen neuen Ansatz".
Valeria beltaco, Informatikerin an der University of Michigan bei Ann Arbor, sagt, nur eine Handvoll Unternehmen können es sich leisten, bis zu Milliarden Dollar in Chip-Making-Anlagen auszugeben, was Innovationen in einem Bereich ersticken kann, der einst von kleinen Start-ups dominiert wurde. Einige große Unternehmen fangen an, proprietäre Chips für bestimmte Aufgaben zu entwerfen, was ihren Anreiz, für Grundlagenforschung zu zahlen, die geteilt werden kann, stark reduziert, sagte FOSS.
Eine Studie von FOSS und seinen Kollegen stellte fest, dass 1996 Unternehmen der Halbleiter Forschungsgemeinschaft im US-Bundesstaat North Carolina beigetreten sind, die um 2013 um weniger als die Hälfte zurückging.
Neue Materialien werden gesucht DARPA versucht, diese Lücke zu schließen und den Forschern, darunter auch Soulac, Mittel zur Verfügung zu stellen.
Soulac verwendet Transistoren aus Kohlenstoffnanoröhren, um 3D-Chips herzustellen, und Carbon-Kohlenstoffnanoröhren-Transistoren können schneller und effizienter umschalten als Silizium-Transistoren. Eine Reihe von Unternehmen verwenden jetzt Silicon Wafer, um 3D-Chips zu machen, um Logik und Speicher Fähigkeiten näher zusammenzubringen, um die Verarbeitung zu beschleunigen. Aber die Geschwindigkeit dieses Chips wird durch die Tatsache verlangsamt, dass die Linien, die Informationen zwischen den Chip Schichten übertragen, zu groß und verstreut sind.
Da zudem zweidimensionale Silizium Kerne bei Temperaturen über 1000 Grad Celsius separat hergestellt werden müssen, ist es nicht möglich, auf der Basis des bestehenden integrierten Fertigungs Plans 3D-Chips zu bauen, ohne die dritte Schicht zu schmelzen. Soulac erklärt, dass Carbon-Kohlenstoffnanoröhren-Transistoren fast bei Raumtemperatur hergestellt werden können, was eine bessere Möglichkeit für Dichte integrierte 3D-Chips bietet.
Obwohl die 3D-Chips des Teams zehnmal größer sein werden als die fortschrittlichsten Silizium-Geräte, wird die Geschwindigkeit und Energieeffizienz der Chips voraussichtlich um das 50-fache steigen, was ein Segen für Rechenzentren mit einem enormen Stromverbrauch ist.
Darüber hinaus unterstützt das DARPA-Projekt auch die Erforschung flexibler Chip Architekturen. Daniel boulise, ein drahtloser Kommunikationsexperte an der staatlichen Universität Arizona, und Kollegen, hofft, die Effektivität der drahtlosen Kommunikation mit Chips zu verbessern, die sofort neu konfiguriert werden können, um bestimmte Aufgaben zu erledigen. Bliss arbeitet daran, einen Funkchip zu entwickeln, der Signale mit Hilfe von Software und nicht von Hardware mischt und filtert, ein Fortschritt, der es mehr Geräten ermöglicht, Signale ohne Störungen zu senden und zu empfangen.
Dies, sagt er, könnte die Mobilfunk-und Satellitenkommunikation verbessern und das Wachstum des Internets der Dinge beschleunigen, die es zahllosen Geräten ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. Eine weitere Hilfe von DARPA wird an Forscher der Stanford University vergeben, um die Computerwerkzeuge zu verbessern, die in der Chipherstellung verwendet werden. Diese Tools validieren neuartige Chip-Designs mit künstlicher Intelligenz, bekannt als Machine Learning.
Sie werden dabei helfen, Konstruktionsfehler in einem Milliarden-Transistor-Chip zu erkennen, der bisher größtenteils manuell war, und neue Werkzeuge, um die Automatisierung der Aufgabe zu beschleunigen und die Fähigkeit des Unternehmens zu verbessern, neue Chip-Architekturen zu testen und herzustellen. Sebachashi Mitra, Forscher an den Elektro-und Computer Ingenieuren der Stanford University, 3D Carbon Kohlenstoffnanoröhren und Circuit Verifizierungsprogramm, sagte, dass, selbst wenn nur eine Handvoll neuer Projekte erfolgreich seien, DARPAs neuester Finanzierungsplan die Art und Weise, wie wir elektronische Produkte entwerfen, revolutionieren würde.