Laut der offiziellen Website des Wissenschaftsmagazins gab DARPA am 24. Juli einen Gesamtplan von 75 Millionen US-Dollar bekannt, um die Chipindustrie durch die Aufrüstung von Grundmaterialien, einschließlich neuer Materialien und neuer Designs, einschließlich Kohlenstoffnanoröhrchen, neu zu beleben. In den nächsten fünf Jahren wird das DARPA-Projekt auf 300 Millionen US-Dollar pro Jahr anwachsen, was insgesamt 1,5 Milliarden US-Dollar entspricht und Mittel für Akademiker und Fachleute der Industrie bereitstellt.
In diesem Zusammenhang sagte Erica Foss, Expertin für Computerwissenschaften an der Carnegie Mellon University in den Vereinigten Staaten, mit Freude: "Es ist ein entscheidender Moment, um diesen Schritt zu machen."
Siliziumchips nähern sich physikalischen Grenzen
Im Jahr 1965 schlug Intel-Mitbegründer Gordon Moore vor, dass die Anzahl der Transistoren, die auf einem Chip untergebracht werden können, sich alle 18 Monate verdoppelt - das wissen wir über das Gesetz von Moore.
In den folgenden 30 Jahren folgte die Chipentwicklung dem Mooreschen Gesetz, indem die Größe der Bauteile auf dem Chip reduziert wurde, doch im 21. Jahrhundert ist die Praxis, die Größe zu reduzieren, zu Ende gegangen.
Wenn der Chip auf 2 Nanometer schrumpft, dann wird ein einzelner Transistor nur 10 Atome groß sein.Die Zuverlässigkeit eines solchen kleinen Transistors ist wahrscheinlich problematisch.Wenn die Verbindung der Transistoren näher kommt, wird ein anderes Problem hervorgehoben. Der Stromverbrauch wird immer größer.
Max Surak, Elektroingenieur am Massachusetts Institute of Technology (MIT), sagte, dass die Geschwindigkeit des Chips stagniere und die Energieeffizienz des Chips der nächsten Generation nur um 30% erhöht werden könne.
Gregory Wright, Spezialist für drahtlose Kommunikation bei Nokia Bell Labs, weist darauf hin, dass sich Hersteller den physikalischen Grenzen von Silizium nähern: Die Elektronik beschränkt sich auf Siliziumwafer mit einer Breite von nur 100 Atomen und zwingt die Wissenschaftler zu komplexen Designs, um Elektronenlecks zu verhindern. Und es führt zu Fehlern: "Wir haben jetzt nicht viel Raum für Verbesserungen, wir müssen einen anderen Weg finden."
Valeria Beataco, ein Informatiker an der Universität von Michigan, Ann Arbor, sagt, dass sich nur wenige Unternehmen eine Multimilliarden-Dollar-Chip-Produktionsstätte leisten können, die ein kleines Startup-Gebiet zerstören würde. Innovation.
Flowserve sagte, dass einige große Unternehmen begannen, spezielle Chips für spezifische Aufgaben zu entwickeln, was ihre Motivation, für die Grundlagenforschung zu bezahlen, erheblich reduzierte.Eine Studie von Flowserve und Kollegen wies darauf hin, dass sich im Jahr 1996 80 Unternehmen zusammenschlossen. Die Halbleiterforschungsgemeinschaft in North Carolina wurde bis 2013 um weniger als die Hälfte reduziert.
Neue Materialien, neue Architektur ist gefragt
DARPA arbeitet daran, diese Lücke zu schließen und Forschern wie Surak Mittel zur Verfügung zu stellen: Surak verwendet 3D-Chips aus Kohlenstoff-Nanoröhren, um 3D-Chips schneller und effizienter als Silizium-Transistoren zu machen. Schalter.
Gegenwärtig verwenden viele Firmen Siliziumchips, um 3D-Chips herzustellen, so dass die Logik- und Speicherfunktionen enger kombiniert werden können, um die Verarbeitung zu beschleunigen, da jedoch die Leitungen zum Übertragen von Information zwischen Chipschichten zu groß und zerstreut sind, führt dies zu Die Geschwindigkeit des Chips ist langsamer.Weiterhin muss, da die zweidimensionale Siliziumkernschicht separat bei einer hohenTemperatur von mehr als 1000 Grad Celsius hergestellt werden muss, ein 3D-Chipauf der Grundlage des existierenden integrierten Herstellungsplans nicht konstruiertwerden, ohne die dritte Schicht zu schmelzen.
Surak erklärt, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Transistoren bei Raumtemperatur hergestellt werden können und somit eine bessere Methode zur Integration dichter 3D-Chips bieten, obwohl die 3D-Chips ihres Teams zehnmal größer sind als die modernsten Chips Es wird erwartet, dass sich Geschwindigkeit und Energieeffizienz um das 50-fache erhöhen - ein Segen für Rechenzentren mit hohem Stromverbrauch.
Darüber hinaus unterstützt das DARPA-Projekt die Forschung zu flexiblen Chiparchitekturen.
Daniel Bliss, ein Spezialist für drahtlose Kommunikation an der Arizona State University, und seine Kollegen hoffen, die Effektivität der drahtlosen Kommunikation mit Chips zu verbessern, die sofort rekonfiguriert werden können, um bestimmte Aufgaben zu erfüllen.Liss arbeitet an der Entwicklung von Software und nicht an Hardware zum Mischen und der Funksignal-Filterchip, wird dieser Fortschritt mehr Geräte ermöglicht eine störungsfreies Signal zu senden und zu empfangen. er sagte, dass dies die Mobilfunk- und Satellitenkommunikation verbessern könnte, und beschleunigt so viele Geräte auf, die die Dinge Wachstum miteinander kommunizieren.
Ein weiteres Stipendium der DARPA wird Forschern der Stanford University zur Verfügung gestellt werden, um die in der Chipherstellung eingesetzten Computerwerkzeuge zu verbessern, die neuartige Chipdesigns durch künstliche Intelligenz, genannt maschinelles Lernen, validieren Konstruktionsfehler in Chips, die aus Milliarden von Transistoren bestanden, von denen die meisten zuvor manuell gemacht wurden, und neue Werkzeuge helfen, die Aufgabe zu beschleunigen und die Fähigkeit des Unternehmens zu erhöhen, neue Chiparchitekturen zu testen und herzustellen.
Stanford University's Elektro- und Computeringenieur, 3D Carbon Nanotubes und Circuit Verification Project Forscher Sebashhi Mitra sagte, dass, selbst wenn nur eine kleine Anzahl von neuen Projekten erfolgreich sein wird, DARPA's neuestes Finanzierungsprogramm unser Design von elektronischen Produkten revolutionieren wird. Der Weg ", sagte er, wird Ingenieure auch dazu bringen, über Silizium hinauszugehen, das seit Jahrzehnten im Chip-Bereich ist." Es scheint jetzt offensichtlich, dass Silizium einem bekannten Weg folgen wird, aber wir wissen ganz klar, dass die Zukunft das nicht ist. Sieh aus wie '.