Wenn Moores Gesetz endet: 3 Alternativen zu Siliziumchips

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Moderne Computer sind wirklich erstaunlich und werden im Laufe der Jahre immer besser. Einer der vielen Gründe, warum dies passiert ist, ist die bessere Rechenleistung. Etwa alle 18 Monate verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren, die in integrierten Schaltkreisen auf den Siliziumchips platziert werden können.

Dies ist als Moores Gesetz bekannt und wurde 1965 von Intel-Mitbegründer Gordon Moore bemerkt. Aus diesem Grund wurde die Technologie so schnell vorangetrieben.

Was genau ist Moores Gesetz?

Moores Gesetz Was ist Moores Gesetz und was hat es mit dir zu tun? [MakeUseOf erklärt]Pech hat nichts mit Moores Gesetz zu tun. Wenn das die Assoziation ist, die Sie hatten, verwechseln Sie sie mit Murphys Gesetz. Sie waren jedoch nicht weit weg, weil Moores Gesetz und Murphys Gesetz ... Weiterlesen ist die Beobachtung, dass Computerchips schneller und energieeffizienter werden und gleichzeitig billiger zu produzieren sind. Es ist eines der führenden Fortschrittsgesetze in der Elektrotechnik und das schon seit Jahrzehnten.

Eines Tages wird jedoch Moores Gesetz ein "Ende" haben. Während uns seit einigen Jahren über das bevorstehende Ende berichtet wird, nähert es sich mit ziemlicher Sicherheit dem Endstadium des gegenwärtigen technologischen Klimas.

Es ist wahr, dass Prozessoren ständig schneller und billiger werden und mehr Transistoren darauf gepackt sind. Mit jeder neuen Iteration eines Computerchips sind die Leistungssteigerungen jedoch geringer als früher.

Während neuer Zentraleinheiten Was ist eine CPU und was macht sie?Das Berechnen von Akronymen ist verwirrend. Was ist überhaupt eine CPU? Und brauche ich einen Quad- oder Dual-Core-Prozessor? Wie wäre es mit AMD oder Intel? Wir sind hier, um den Unterschied zu erklären! Weiterlesen (CPUs) verfügen über eine bessere Architektur und bessere technische Daten. Die Verbesserungen für alltägliche computerbezogene Aktivitäten schrumpfen und treten langsamer auf.

Warum ist Moores Gesetz wichtig?

Wenn das Mooresche Gesetz endgültig "endet", nehmen Siliziumchips keine zusätzlichen Transistoren auf. Dies bedeutet, dass zur weiteren Weiterentwicklung der Technologie und zur Herbeiführung der nächsten Generation von Innovationen ein Ersatz für siliziumbasiertes Computing erforderlich sein muss.

Das Risiko besteht darin, dass Moores Gesetz zu seinem sicheren Untergang kommt, ohne dass es einen Ersatz gibt. In diesem Fall könnte der technologische Fortschritt, wie wir ihn kennen, gestoppt werden.

Möglicher Ersatz von Silizium-Computerchips

Während der technologische Fortschritt unsere Welt prägt, stößt das siliziumbasierte Computing schnell an seine Grenzen. Das moderne Leben hängt von Halbleiterchips auf Siliziumbasis ab, die unsere Technologie antreiben - von Computern über Smartphones bis hin zu medizinischen Geräten - und ein- und ausgeschaltet werden können.

Es ist wichtig zu wissen, dass Chips auf Siliziumbasis als solche noch nicht „tot“ sind. Vielmehr sind sie in Bezug auf die Leistung weit über ihrem Höchststand. Das bedeutet nicht, dass wir nicht darüber nachdenken sollten, was sie ersetzen kann.

Computer und zukünftige Technologien müssen agiler und äußerst leistungsfähig sein. Um dies zu erreichen, benötigen wir etwas, das den derzeitigen Computerchips auf Siliziumbasis weit überlegen ist. Dies sind drei mögliche Ersetzungen:

1. Quanten-Computing

Google, IBM, Intel und eine ganze Reihe kleinerer Start-up-Unternehmen sind in einem Wettlauf um die Lieferung der allererste Quantencomputer. Diese Computer liefern mit der Kraft der Quantenphysik eine unvorstellbare Verarbeitungsleistung, die von „Qubits“ geliefert wird. Diese Qubits sind weitaus leistungsfähiger als Siliziumtransistoren.

Bevor das Potenzial des Quantencomputers freigesetzt werden kann, müssen Physiker jedoch viele Hürden überwinden. Eine dieser Hürden besteht darin, zu demonstrieren, dass die Quantenmaschine überlegen ist, indem sie eine bestimmte Aufgabe besser erfüllt als ein normaler Computerchip.

2. Graphen- und Kohlenstoffnanoröhren

2004 entdeckt, Graphen ist ein wirklich revolutionäres Material Was ist Graphen? 7 Möglichkeiten, wie es bald die Technologie revolutionieren wirdIn den letzten Jahren wurde viel über Graphen gesprochen. Aber was ist das genau? Und warum sind die Leute so aufgeregt? Warum sollte es dich interessieren? Weiterlesen das gewann das Team dahinter den Nobelpreis.

Es ist extrem stark, es kann Elektrizität und Wärme leiten, es ist ein Atom dick mit einer hexagonalen Gitterstruktur und es ist im Überfluss verfügbar. Es kann jedoch Jahre dauern, bis Graphen für die kommerzielle Produktion verfügbar ist.

Eines der größten Probleme von Graphen ist die Tatsache, dass es nicht als Schalter verwendet werden kann. Im Gegensatz zu Siliziumhalbleitern, die durch elektrischen Strom ein- oder ausgeschaltet werden können - dies erzeugt Binärcode, die Nullen und Einsen, mit denen Computer funktionieren -, kann Graphen dies nicht.

Dies würde bedeuten, dass beispielsweise Graphen-basierte Computer niemals ausgeschaltet werden könnten.

Graphen- und Kohlenstoffnanoröhren sind noch sehr neu. Während Computerchips auf Siliziumbasis seit Jahrzehnten entwickelt werden, ist die Entdeckung von Graphen erst 14 Jahre alt. Wenn Graphen in Zukunft Silizium ersetzen soll, bleibt noch viel zu tun.

Trotzdem ist es theoretisch zweifellos der idealste Ersatz für Chips auf Siliziumbasis. Denken Sie an faltbare Laptops, superschnelle Transistoren und Telefone, die nicht kaputt gehen können. All dies und mehr ist theoretisch mit Graphen möglich.

3. Nanomagnetische Logik

Graphen und Quantencomputer sehen vielversprechend aus, aber auch Nanomagnete. Nanomagnete verwenden nanomagnetische Logik, um Daten zu übertragen und zu berechnen. Dazu verwenden sie bistabile Magnetisierungszustände, die lithografisch an der zellularen Architektur einer Schaltung befestigt sind.

Die nanomagnetische Logik funktioniert genauso wie Transistoren auf Siliziumbasis, jedoch anstelle des Einschaltens und aus den Transistoren, um Binärcode zu erzeugen, ist es das Schalten von Magnetisierungszuständen, die dies tun diese. Mithilfe von Dipol-Dipol-Wechselwirkungen - der Wechselwirkung zwischen Nord- und Südpol jedes Magneten - kann diese binäre Information verarbeitet werden.

Da die nanomagnetische Logik nicht auf elektrischen Strom angewiesen ist, ist der Stromverbrauch sehr gering. Dies macht sie zum idealen Ersatz, wenn Sie Umweltfaktoren berücksichtigen.

Welcher Austausch von Siliziumchips ist am wahrscheinlichsten?

Quantencomputer, Graphen und nanomagnetische Logik sind vielversprechende Entwicklungen mit jeweils eigenen Vor- und Nachteilen.

In Bezug darauf, welcher derzeit führend ist, ist dies jedoch der Fall Nanomagnete. Da Quantencomputer immer noch nichts anderes als eine Theorie und praktische Probleme von Graphen sind, scheint nanomagnetisches Computing der vielversprechendste Nachfolger von Schaltkreisen auf Siliziumbasis zu sein.

Es ist jedoch noch ein langer Weg. Moores Gesetz und Computerchips auf Siliziumbasis sind immer noch relevant und es kann Jahrzehnte dauern, bis wir einen Ersatz benötigen. Dann, Wer weiß, was verfügbar sein wird IBM enthüllt revolutionäres "Brain on a Chip""TrueNorth" wurde letzte Woche über einen Artikel in Science angekündigt und ist ein sogenannter "neuromorpher Chip" - a Computerchip zur Nachahmung biologischer Neuronen, zur Verwendung in intelligenten Computersystemen wie Watson. Weiterlesen . Es kann sein, dass die Technologie, die aktuelle Computerchips ersetzt, noch entdeckt werden muss.