Согласно официальному сайту журнала Science, 24 июля DARPA объявила о планах на общую сумму в 75 млн. Долларов США на оживление отрасли чипов путем обновления основных материалов, включая новые материалы и новые проекты, включая углеродные нанотрубки. В течение следующих пяти лет проект DARPA вырастет до 300 миллионов долларов в год, составив 1,5 миллиарда долларов, обеспечивая финансирование для ученых и профессионалов отрасли.
В этой связи Эрика Фосс, эксперт по компьютерной науке Университета Карнеги-Меллона в Соединенных Штатах, с радостью сказала: «Это важный момент, чтобы сделать этот шаг».
Кремниевые чипы приближаются к физическим пределам
В 1965 году один из основателей Intel Гордон Мур предположил, что количество транзисторов, которые могут быть размещены на чипе, удваивается каждые 18 месяцев - это то, что мы знаем о Законе Мура.
В последующие 30 лет разработка чипов последовала за законом Мура, уменьшив размер компонентов на чипе. Однако в 21 веке практика простого уменьшения размера подошла к концу.
Если чип сжимается до 2 нанометров, то один транзистор будет иметь размер всего 10 атомов. Надежность такого небольшого транзистора, вероятно, будет проблематичной. По мере того, как соединение транзисторов становится ближе, выделяется еще одна проблема. Потребляемая мощность будет становиться все больше и больше.
Макс Сурак, инженер-электрик Массачусетского технологического института (MIT), сказал, что, кроме того, скорость чипа застопорилась, а энергоэффективность чипа следующего поколения может быть увеличена только на 30%.
Грегори Райт (Gregory Wright), специалист по беспроводной связи в Nokia Bell Labs, указывает, что производители приближаются к физическим пределам кремния. Электроника ограничена кремниевыми пластинами шириной всего в 100 атомов, заставляя ученых применять сложные конструкции для предотвращения утечки электронов. И это приводит к ошибкам: «Сейчас у нас мало возможностей для улучшения, нам нужно найти другой путь».
Валерия Беатако, компьютерный ученый из Мичиганского университета, Энн-Арбор, говорит, что лишь немногие компании могут позволить себе создание многомиллиардного чипового производства, которое убьет небольшую зону под управлением. инновации.
По словам Flowserve, некоторые крупные компании начали разрабатывать специализированные чипы для решения конкретных задач, что значительно уменьшило их мотивацию для оплаты фундаментальных исследований, которые могут быть использованы. Исследование Flowserve и коллег отметило, что в 1996 году к ним присоединилось 80 компаний. Исследовательское сообщество полупроводников в Северной Каролине к 2013 году сократилось менее чем наполовину.
Новые материалы, новая архитектура
DARPA работает над тем, чтобы заполнить этот пробел и обеспечить финансирование для исследователей, включая Surak. Surak использует 3D-чипы из углеродных нанотрубок, чтобы сделать 3D-чипы быстрее и эффективнее кремниевых транзисторов. переключатель.
В настоящее время многие компании используют кремниевые чипы для создания 3D-чипов, поэтому логические и запоминающие функции могут быть более тесно объединены для ускорения обработки. Однако, поскольку линии для передачи информации между слоями чипов слишком велики и разбросаны, это приводит к Более того, поскольку двумерный слой кремниевого сердечника должен изготавливаться отдельно при высокой температуре более 1000 градусов Цельсия, невозможно построить 3D-чип на основе существующего интегрированного плана производства без плавления третьего слоя.
Сурак объясняет, что транзисторы углеродных нанотрубок могут быть изготовлены при комнатной температуре, что обеспечивает лучший способ интеграции плотных 3D-чипов. Хотя 3D-чипы их команды будут в 10 раз больше, чем самые современные кремниевые устройства, чипы Ожидается, что скорость и энергоэффективность увеличатся в 50 раз. Это преимущество для центров обработки данных с огромным энергопотреблением.
Кроме того, проект DARPA поддерживает исследования по гибким архитектурам чипов.
Даниэль Блисс, специалист по беспроводным связям в Университете штата Аризона, и его коллеги надеются улучшить эффективность беспроводной связи с чипами, которые могут быть мгновенно перенастроены для выполнения конкретных задач. Bliss работает над разработкой программного обеспечения, а не аппаратных средств для смешивания и Этот чип, который фильтрует сигнал, будет способствовать расширению количества устройств для отправки и приема сигналов без помех. Он сказал, что это может улучшить мобильную и спутниковую связь и ускорить рост Интернета вещей, что позволяет бесчисленным устройствам взаимодействовать друг с другом.
Еще один грант от DARPA будет предоставлен исследователям из Стэнфордского университета для улучшения компьютерных инструментов, используемых в производстве микросхем. Эти инструменты подтверждают новые разработки чипов с помощью искусственного интеллекта, называемого машинным обучением. Исчерпывающие ошибки в чипах состоят из миллиардов транзисторов, большинство из которых ранее выполнялись вручную, а новые инструменты помогают ускорить задачу и повысить способность компании тестировать и создавать новые архитектуры чипов.
Инженер-электрик и компьютерный инженер Стэнфордского университета, 3D-углеродные нанотрубки и проверка цепи. Исследователь проекта Себаши Митра сказал, что даже если только небольшое количество новых проектов будет успешным, последняя программа финансирования DARPA революционизирует наш дизайн электронных продуктов. Путь, - сказал он, - это также побудит инженеров выйти за рамки кремния, который был в области чипов на протяжении десятилетий ». Теперь кажется очевидным, что кремний будет следовать известному пути, но мы ясно знаем, что будущее не в этом. Похоже ».