Je li to kraj puta za računalne snage?


Možda nije stvarni zakon prirode, ali hrabra izjava dana prije nekoliko desetljeća predvidjela je vrtoglavi napredak tehnologije. Sada je tako samo što ne posustaje. Posao koji pokreće sve oko nas, od automobila preko pametnih telefona do naših komunalnih usluga, suočava se s obračunom.

U ranim danima poluvodičke tehnologije,

Intel

INTC 3,28%

suosnivač Gordon Moore tvrdio je da će se broj komponenti na integriranom krugu udvostručiti svake godine. Predviđanje iz 1965., sada poznato kao Mooreov zakon, kasnije je revidirano na udvostručenje broja tranzistora otprilike svake dvije godine.

Napredak

je marširao desetljećima dok je industrija čipova izbacivala nekoć nezamislive uređaje, a zatim se stalno povećavala.

Na primjer,

Jabuka‘s

M1 Max čip, koji pokreće njegova vrhunska prijenosna računala, ima nevjerojatnih 57 milijardi tranzistora. Tehnologija je stalno napredovala kako bi smanjila veličinu čipova: deseci tisuća tranzistora mogu stati u područje koje nije šire od ljudske kose. Manji tranzistori, koji su također brži i jeftiniji, omogućili su eksponencijalni napredak u računskoj snazi ​​i povećanu produktivnost. Pametni telefon u vašem džepu sada je sposobniji od masivnih računala koja su pomogla slati ljude na Mjesec prije više od 50 godina, i djelić cijene.

Mnogi imaju napisane osmrtnice za zakon tijekom godina, ali proizvođači čipova pomaknuli su tehnološku omotnicu, pronalazeći nove načine za ugurati više računalne snage. Jedan od najnovijih primjera je ekstremna ultraljubičasta litografija ili EUV, tehnologija koja koristi svjetlo kraće valne duljine za urezivanje superfinih značajki na čipovima. Nizozemska tvrtka ASML jedina je tvrtka koja proizvodi EUV strojeve za proizvođače čipova. Svaki košta oko 150 milijuna dolara, no proizvođač ima veliki zaostatak dok se svijet bori za povećanje kapaciteta.

Ali s veličinom tranzistora koja se sada približava atomskoj razini, čini se neizbježnim da će uskoro dosegnuti neke fizičke granice. Udaljenost između tranzistora sada se mjeri u desecima nanometara. Nanometar je širok oko 5 atoma silicija.

Čak i prije nego što zakoni fizike konačno prekinu trend koji je g. Moore predvidio prije 57 godina, zakoni ekonomije vjerojatno hoće. Trošak izrade najnaprednijeg čipa je narastao i postaje sve skuplji sa svakom iteracijom tehnologije.

“Moore’s se vjerojatno može nastaviti, ali samo ne ekonomski uopće”, kaže industrijski analitičar Douglas O’Laughlin, koji objavljuje bilten o poluvodičima.

Svaka nova generacija čipova – koja se naziva procesni čvor – zahtijeva znatno više koraka. To znači manji proizvodni prinos zbog veće šanse za pogreške u procesu koji uključuje tisuće sofisticiranih koraka. Troškovi po tranzistoru prestali su padati, kao i desetljećima, i rastu.

Globalna nestašica čipova utječe na to koliko brzo možemo otjerati automobil s parkirališta ili kupiti novo prijenosno računalo. WSJ posjećuje tvornicu u Singapuru kako bi vidio složeni proces proizvodnje čipova i kako jedan proizvođač pokušava prevladati nedostatak. Foto: Edwin Cheng za The Wall Street Journal

Postoji zona Zlatokosa. Smanjenje cijelog čipa… bi zapravo koštalo više i ne znači nužno bolje performanse i snagu.


— Dylan Patel

To također znači da bi trošak izgradnje vodećih proizvodnih pogona mogao biti znatno veći od 10 milijardi dolara—pretjerano skupo za sve osim onih firmi s najdubljim džepom. Trenutno postoje samo tri koja pokušavaju.

Tajvanska proizvodnja poluvodiča Co.

, najveći svjetski ugovorni proizvođač poluvodiča, planira kapitalnu potrošnju od 40 do 44 milijarde dolara za ovu godinu. iz Južne Koreje

Samsung Electronics

planira uložiti 17 milijardi dolara u izgradnju pogona za proizvodnju čipova u Tayloru u Teksasu. A Intel, tvrtka čiji je suosnivač gospodin Moore, izgradit će dvije fabrike čipova u Ohiju za početno ulaganje od 20 milijardi dolara.

Ali možda Mooreov zakon više nije pravi način razmišljanja o daljnjem napretku. Postoji više od jednog načina da oderete mačku. Dizajneri bi, na primjer, mogli napraviti čips prikladnijim za svoje zadatke. Apple je to pokazao dizajnirajući vlastite procesore za iPhone, iPad i nedavno svoja Mac računala—zamjena Intelovih procesora u potonjem. Čipovi izrađeni po narudžbi mogu bolje iskoristiti računalnu snagu uređaja od uobičajenog silicija, pogotovo kada ih proizvodi tvrtka poput Applea koja također kontrolira softver uređaja.

Proizvođači čipova također mogu koristiti “chiplet” pristup, koji učinkovito smanjuje dijelove procesora i pakira te čipletove s memorijom i drugim komponentama napravljenim na način koji je jeftiniji, ali ipak postiže opća poboljšanja performansi.

PODIJELI SVOJE MISLI

Osjećate li se ikada kao da su elektronički gadgeti postali premali? Pridružite se razgovoru u nastavku.

“Sada postoji zona Zlatokosa u procesnoj tehnologiji, gdje su različiti čvorovi zapravo bolji za različite dijelove slagalice”, kaže Dylan Patel, glavni analitičar u SemiAnalysisu. “Smanjenje cijelog čipa ili stavljanje svega na najnapredniji čvor zapravo bi koštalo više i ne znači nužno bolje performanse i snagu.”

Korištenje novih materijala, poput galijevog nitrida, za zamjenu silicija mogao bi biti način da nastavite pakirati više tranzistora uz niže troškove. Drugi mogući kandidat je ugljične nanocijevi—cijevaste strukture napravljene od grafena promjera samo nanometara.

Nazivanje nečega “zakonom” čini da to zvuči nepromjenjivo. Predviđanje gospodina Moorea više je nalikovalo proročanstvu – samoostvarujućoj industriji koju su igrači trudili živjeti koliko god su mogli. To ne znači da će sada rutinski uređaji koji bi se prije nekoliko desetljeća činili čarobnim i dalje predstavljati vrhunac za 20 godina. Stopa napretka mogla bi biti manje nevjerojatna kad se gleda unazad.

Uska definicija zakona – redovito udvostručenje gustoće tranzistora – vjerojatno se ne može nastaviti, ali ljudska domišljatost ne poznaje granice.

Pišite na Jacky Wong na [email protected]

Autorsko pravo ©2022 Dow Jones & Company, Inc. Sva prava pridržana. 87990cbe856818d5eddac44c7b1cdeb8