Планка запросов к вычислительной мощности, объёмам памяти, скорости передачи данных между устройствами, их энергопотреблению, непрерывно поднимается. Между тем, казалось, незыблемые законы Мура и Деннарда о ежегодном удвоении плотности упаковки транзисторов в чипах и соответствующем повышении их вычислительной мощности, дают сбои. В области традиционной кремниевой электроники темпы роста явно замедляются: битва за микроминиатюризацию привела к столь малым размерам элементов чипов, что начинают сказываться физические ограничения, приводящие к недостатку проводимости и появлению недопустимых токов утечки. Тем не менее экономически эффективной альтернативы кремнию пока не придумали.
Многие специалисты видят перспективы не в экстенсивном наращивании плотности транзисторов на квадратный миллиметр поверхности кристалла, а в создании сложных полупроводниковых структур нового поколения на основе нитрида галлия. Такие структуры могут обладать на несколько порядков высшими быстродействием и энергоэффективностью, поэтому как нельзя лучше подойдут для реализации вычислителей в составе носимых гаджетов эпохи 5 и 6G. В качестве замены кремнию при производстве наноэлектронных устройств рассматриваются графен и углеродные нанотрубки, удивляющие своими необычными свойствами. Экспериментальный углеродный нанотранзистор уже создан. Хотя идея использовать наноуглерод витает в воздухе чуть ли не 20 лет, до промышленных технологий всё ещё далековато.
IBM, Google, Intel и другие высокотехнологичные компании работают над созданием компьютеров на основе сверхпроводящих структур, функционирующих по законам квантовой механики. В частности, проводятся эксперименты с квантовыми ячейками-битами (quantum bit), но физикам и компьютерным архитекторам предстоит сделать очень многое, прежде чем потенциал квантовых вычислений будет реализован. И хотя экспериментально уже достигнуты впечатляющие результаты быстродействия, основную проблему – работоспособность устройств лишь при близких к абсолютному нулю температурах – пока преодолеть не удалось.
Не теряют времени и системные архитекторы: лауреаты премии Тьюринга Джон Хеннесси и Дэвид Паттерсон выдвинули плодотворную идею доменноспецифичных архитектур. Аппаратные архитектуры вычислителей, «заточенные» под предметную область, вкупе с применением предметноориентированных языков программирования, существенно повысят эффективность вычислительных платформ.
Каким путём пойдёт прогресс? Не забывайте: самые яркие страницы истории написаны энтузиастами, кажущимися большинству фантазёрами и мечтателями. «Современная электроника» представляет на ваш суд множество уникальных публикаций о перспективных технологиях. Читайте наш журнал и смотрите наш YouTube¬канал! Оставаясь с нами, вы всегда будете в центре событий!
Всего вам доброго!
Юрий Широков, главный редактор
К материалам журнала «Современная электроника» №5 / 2021
