تراشه‌های پیشرفته آینده در عوض ترانزیستور از سوئیچ نوری استفاده خواهند کرد

قانون مور بر اساس مشاهدات گوردون مور؛ بنیان‌گذار شرکت اینتل طراحی شده است. این قانون در ابتدا اعلام کرد که تعداد ترانزیستورهای داخل تراشه هر ساله 2 برابر می‌شود. این قانون در سال 1965 مطرح شد و در سال 1975 مورد بازنگری قرار گرفت.

بر اساس قانون جدید، تعداد ترانزیستورهای درون تراشه هر 2 سال یکبار 2 برابر می‌شود. با افزایش تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده درون تراشه، مدارات مجتمع قدرتمندتر شده و بهره‌وری انرژی آن‌ها افزایش پیدا می‌کند.

رقابت برای یافتن روشی جهت ساخت تراشه‌های سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر در حالی ادامه دارد که دیگر نمی‌توان روی قانون مور حساب باز کرد. تراشه A13 Bionic اپل که در گوشی‌های سری آی‌فون 11 محصول سال 2019 مورد استفاده قرار گرفته است؛ مجهز به 8.5 میلیارد ترانزیستور بوده و با استفاده از دومین نسل فرآیند 7 نانومتری موسوم به N7P توسط کمپانی TSMC تولید شد.

تراشه A14 Bionic مورد استفاده در سری آی‌فون 12 محصول سال 2020 مجهز به 11.8 میلیارد عدد ترانزیستور است (38.8 درصد بیش‌تر از تراشه A13 Bionic). این تراشه نخستین نیمه‌هادی تولید شده با استفاده از فرآیند 5 نانومتری کمپانی TSMC محسوب می‌شود.

تراشه اخیرا معرفی شده M1 مکس اپل مجهز به 57 میلیارد عدد ترانزیستور داخلی است

امسال نیز تراشه A15 Bionic با استفاده از دومین نسل فرآیند 5 نانومتری TSMC تولید شده و مجهز به 16 میلیارد ترانزیستور است. اما برای درک هرچه بهتر میزان پیشرفت ترانزیستورها کافیست به تراشه‌های سری M اپل که به‌عنوان جانشین پردازنده‌های شرکت اینتل برای کامپیوترهای مک عرضه شده‌اند؛ نگاهی بیندازید. تراشه M1 در سال گذشته عرضه شد و مجهز به 15 میلیارد ترانزیستور بود. در روز 26 مهر ماه نیز غول کوپرتینویی از تراشه‌های جدید M1 پرو (با 33.7 میلیارد ترانزیستور) و M1 مکس (با 57 میلیارد ترانزیستور) رونمایی کرد.

در نهایت قانون مور دیگر یک مشاهده معتبر و قابل اجرا به‌شمار نخواهد رفت و کاهش اندازه ترانزیستورها دیگر مقدور نخواهد بود. اما بر اساس اعلام وبسایت Tom’s Hardware، شرکت IBM با همکاری محققان روسی موفق به ساخت سوئیچ‌های نوری شده است. در فناوری جدید به منظور خاموش و روشن کردن سوئیچ‌ها و ایجاد اعداد باینری قابل تبدیل به کاراکتر در عوض به‌کارگیری انرژی برق از نور استفاده می‌شود. سرعت نور بسیار بالا بوده و سرعت عملکرد آن در مقایسه با تغییر ولتاژ تا 1000 برابر سریع‌تر خواهد بود.

حتی 5 سال قبل نیز تصور می‌شد که استفاده از نور می‌تواند به گسترش یا حتی شروع مجدد قانون مور کمک کند. گزارشی که پیش‌تر در فوریه سال 2016 توسط وبسایت ExtremeTech منتشر شد؛ اعلام کرد: “با این‌حال راه‌اندازی یک کامپیوتر کاملا نوری به ما امکان خواهد داد تا قانون مور را مجددا راه‌اندازی کنیم. این ایده با یک کامپیوتر کوانتومی جامع و آینده‌نگر قابل رقابت نیست؛ اما تا زمان دستیابی بشر به کامپیوترهای کوانتومی قدرتمند، کامپیوتر نوری یکی از بهترین گزینه‌ها برای آغاز مجدد روند رشد نمایی در توان محاسباتی به‌شمار خواهد رفت.”

سوئیچ نوری مورد نظر محققان جهت استفاده روی تراشه تنها به یک فوتون نوری احتیاج دارد. پاولوس لاگوداکیس؛ فیزیکدان موسسه علم و فناوری Skolkovo در شهر مسکو و نویسنده ارشد این پژوهش اعلام کرد: “شگفت‌انگیزترین یافته این بود که ما می‌توانیم سوئیچ نوری را با کمترین میزان نور یعنی یک فوتون راه‌اندازی کنیم.” به منظور کارکرد سوئیچ‌های نوری از پرتوهای لیزر و آینه استفاده می‌شود.

سوئیچ‌های نوری تا تبدیل شدن به یک فناوری کلیدی کماکان سال‌ها فاصله دارند

آقای لاگوداکیس خاطرنشان کرد که این تحقیقات اگرچه امیدوارکننده به‌نظر می‌رسند؛ اما تا موعد استفاده از سوئیچ نوری به‌عنوان فناوری کلیدی طراحی تراشه کماکان سال‌ها زمان باقی‌ مانده است. وی گفت: “ورود اولین ترانزیستور الکترونیکی به رایانه‌های شخصی 40 سال زمان برد و در این میان بسیاری از دولت‌ها و شرکت‌ها سرمایه‌گذاری کلانی ترتیب داده و هزاران مهندس و محقق نیز سرسختانه تلاش کردند. دستیابی به کشفی جدید در تحقیقات فیزیک بنیادی غالبا موجب ایجاد سوء تفاهم در خصوص زمان عرضه آن به بازار خواهد شد.”

چنان‌چه این فرآیند قابل اصلاح و تکامل باشد؛ در این‌صورت محاسبات مبتنی بر نور می‌توانند موجب عرضه تراشه‌های سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر به بازار شوند.

Thilo Stöferle؛ یکی از کارمندان IBM در سال 2019 اعلام کرد: “با به‌کارگیری ترانزیستورهای بیش‌تر روی تراشه‌های کوچکتر، ما آماده ساخت دستگاه‌هایی نظیر اسمارت‌فون‌ها با قدرتی به‌مراتب بیش‌تر از کامپیوترهای بزرگ مورد استفاده ناسا برای فرود نخستین انسان‌ها روی ماه هستیم. اما هیچ یک از این اختراعات تضمینی برای استفاده مادام‌العمر بشر از آن‌ها نخواهند بود. در واقع طی سالیان اخیر شاهد رنسانس علاقه‌مندی به قطعات و معماری‌های کاملا متفاوت بوده‌ایم.” سوئیچ نوری یکی از گزینه‌های احتمالی برای جایگزینی ترانزیستورها به‌شمار می‌رود.

منبع Phonearena
ممکن است شما دوست داشته باشید

نوشتن دیدگاه

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دیدگاه شما پس از بررسی توسط تحریریه منتشر خواهد شد.

کاریزما