Raziskovalci v HP-jevih laboratorijih so predstavili novo arhitekturo čipov, ki lahko pripelje do izrazitega povečanja njihove zmogljivosti brez nekaterih težav, ki pestijo trenutne oblike.
Z željo spraviti čim več moči v čim manjši prostor se zmogljivost čipov že desetletja povečuje na račun vedno manjše velikosti tranzistorjev in žic. Velikost tranzistorjev pa se zaradi omejitev proizvajanja toplote, okvar in drugih fizikalnih lastnosti ne more manjšati v nedogled.
Metoda raziskovalcev kaže, da bi lahko izdelovali čipe s tranzistorji, ki so enake velikosti, kot v današnjih napravah. Njihova oblika vključuje nanometrsko strukturo prečnega stikala z običajnimi polprevodniki, ki omogočajo izdelavo hibridnega čipa z večjo gostoto ob manjši porabi energije ter proizvajanju toplote.
»Trudimo se, da bi Moorov zakon – ki pravi, da se zmogljivost čipov neprestano povečuje – veljal še nekaj desetletij in se v nasprotju s pričakovanji drugih v naslednjih desetih letih ne bi »iztrošil«,« je povedal Stan Williams, HP-jev višji sodelavec, ki že več kot deset let vodi raziskovalno skupino HP Labs' Quantum Science Research.
Raziskovalca Greg Snider in Stan Williams sta svoje delo objavila v
članku 24. januarja v reviji Nanotechnology, ki jo izdaja Angleški inštitut za fiziko. Raziskavo sta izvedla z uporabo klasičnega modeliranja in simulacijskih tehnik, zdaj pa svoje delo usmerjata v izdelavo dejanskega čipa, ki bi ga s časom začeli proizvajati v običajnih obratih.
Znanstveniki so svoj pristop usmerili k logičnim vezjem FPGA (Field Programmable Gate Arrays), – integrirana vezja, ki jih lahko končni uporabniki uporabijo za določene programe – ki bi omogočila manjšo porabo energije, proizvedla osemkratno količino gostote ter bila cenovno ugodnejša, kot trenutna vezja FPGA.
Verjamejo, da bi se lahko podoben način nameščanja stikal v ožičenje uporabil tudi pri drugih vrstah integriranih vezij.
Raziskovalci menijo, da se lahko manjšanju tranzistorjev izognejo z odstranjevanjem žic in stikal iz logičnih celic na silicijevi ploščici na vezju FPGA, s čimer bi pridobili več prostora za logična vrata, ki bi jih lahko postavili bližje skupaj. Ožičenje in stikala zamenja nanožična povezava, ki opravlja iste funkcije, a se nahaja eno plast višje nad tranzistorjem.
»Tako so tranzistorji dovolj veliki, da ostanejo zelo zanesljivi,« pravi Williams. »Boljše delovanje tako pridobimo z manjšanjem žic. Tudi če bi prišlo do večjih napak v delovanju nanožic in stikal, bo vezje še vedno delovalo.«
Vezja FPGA so pravzaprav uporabna kot testna različica, saj je večina uporabljenega silicija – približno 80 odstotkov – namenjena žicam, le 20 odstotkov silicija pa je namenjenega logičnemu delu.
Če bi bila nova arhitektura, imenovana FPNI (Field Programmable Nanowire Interconnect), uspešna, bi lahko z uporabo več vezij FPGA spremenila ravnotežje v proizvodnji čipov. Vezja FPGA se lahko popravi ali izboljša tudi znotraj izdelka, saj jih je mogoče ponovno sestaviti.
Vendar so precej draga, zato jih podjetja uporabljajo predvsem v fazi razvoja izdelka, kasneje pa preidejo k vezjem ASIC (Application Specific Integrated Circuits). To bi se lahko spremenilo, če bi bila na voljo cenejša vezja FPGA.
Williamsova skupina skupaj z inženirji iz skupine Technology Development Organization of HP's Imaging and Printing Group namerava še letos v HP-jevem obratu v Corvallisu v Oregonu razviti delujoči prototip čipa.
To je isti obrat, v katerem so v zgodnjih 90ih letih izdelovali čipe FPGA za HP-jev projekt Teramac, ki ga je kot glavni arhitekt vodil Greg Snider.
Teramac, računalnik z milijonom logičnih vrat, je kljub svojim 220.000 hibam odlično deloval in tako služil kot začetnik arhitekture, ki je odporna proti okvaram in jo od takrat dalje preučujejo v Williamsovem laboratoriju. Takšna arhitektura omogoča izdelavo računalniških naprav s pomočjo nanožic, ki se zaradi svoje velikosti pogosto kvarijo.
Prehod od raziskav k proizvodnji je za Williamsov laboratorij, ki je najnaprednejši pri nanoelektronskih raziskavah, najpomembnejši.
To pa je izjemen izziv. »Samo zato, ker določene stvari v laboratoriju delujejo, še ne pomeni, da iz tega lahko nastane zelo zmogljiv čip,« pravi Williams. »Zdaj se začne pravo delo.«
Kar pa ga ne navdaja z nejevoljo. »To je za nas pomemben mejnik,« še dodaja. »Naš cilj je do leta 2010 ustvariti nekaj, kar bi lahko ponudili našim strankam.«
Verzija za tiskanje
