(No Ratings Yet)
Загрузка...
В основе всей современной электронной техники лежит технология транзисторов. Это крошечные устройства, состоящие из пары полупроводников и затворов. Эти затворы регулируют движение электронов между полупроводниками, тем самым обеспечивая обработку и передачу информации. Большое значение имеет размер затворов – чем они меньше, тем компактнее устройство и тем больше их помещается на одной микросхеме. От этого напрямую зависят итоговые параметры вычислительных процессоров.
В настоящее время минимальный размер затвора составляет 20 нанометров. Ученые ищут способы для уменьшения его до 5, что позволит добиться максимальной производительности компьютеров. Но на размере в 5 нанометров произойдет остановка, и рост мощности электронной техники прекратится. Подобное ограничение имеют все существующие технологии, например, как автомобиль на бензиновом двигателе не может разгоняться до бесконечных величин, так и современные компьютеры с кремниевыми процессорами подходят к пределу своих возможностей. Узнайте подробности на сайте.
Закон Мура
Закон Мура – это название концепции, созданной одним из основателей компании «Intel», Гордоном Муром. Он гласит, что мощность компьютеров увеличивается на 100% за период в два года. И действительно, последние десятилетия индустрия развивается в полном соответствии с этим законом благодаря уменьшению размеров полупроводников и повышению их эффективности. Постоянно появляются новые модели смартфонов и компьютеров, значительно опережающие свои предыдущие версии по всем параметрам. Индустрия цифровой техники переживает настоящий бум, и многие уже просто не успевают уследить за всеми новинками.
Но ведь когда-то должен наступить предел? И он действительно наступит, причем довольно скоро, когда размер затвора полупроводника достигнет 5 нанометров. Но что будет дальше, ведь запросы человечества растут и скоро обычные компьютеры не смогут их удовлетворять?
Оптические процессоры
Концепция использования световых волн в электронике появилась еще в конце 20 века. На заре компьютеризации, в 80-х годах, никто не мог и предположить, каким быстрым окажется развитие компьютерной техники, и что его предел наступит буквально через несколько десятилетий. Тогда идеи об оптических процессорах рассматривались лишь как любопытная гипотеза и футуристическая альтернатива обычным транзисторам, которые в то время полностью всех устраивали. Но сегодня становится очевидно, что необходима новая технология и возможно ей станут именно оптические процессоры.
Благодаря ряду объективных преимуществ фотонов в сравнении с электронами, это технология в обозримом будущем не будет иметь пределов и ограничений.
Преимущества оптической технологии:
1. Фотоны значительно быстрее электронов.
2. Более широкий диапазон частот.
3. Отсутствие сопротивления материала.
4. Иммунитет к электромагнитным полям.
На данный момент, из-за использования физического носителя часть энергии теряется, а скорость передачи сигнала довольно низкая с точки зрения физики. Это сказывается на производительности, накладывая дополнительные ограничения.
Разработка оптических процессоров разом решит все подобные сложности. В них сигнал будет создаваться миниатюрными лазерами, а его распространение по микросхеме обеспечит система отражателей. Сейчас перед инженерами и учеными стоит задача создать подобное устройство не только в теории, но и на практике. Уже существует несколько прототипов оптического транзистора, но все они не подходят для массового перехода на новую технологию, так как слишком энергозатратные. Помимо этого, они довольно большие и пока что не могут сравниться по компактности с кремниевыми процессорами.
Так происходит потому, что все элементарные частицы, включая фотоны из которых состоит свет, одновременно являются еще и волнами. Для движения им требуется свободное пространство, называемое волновод. Его размер у фотона составляет 600 нанометров, что очень много для такой миниатюрной технологии, как компьютерная техника. В настоящее время эту проблему предполагается решить использованием плазмонов – сигналов, с помощью которых световая волна проецируется на поверхность металла и передает свою частоту колебаний электронам. Если этот способ получится реализовать, оптические процессоры станут в десятки раз меньше и мир наконец-то увидит первый компьютер нового поколения.
В итоге
Какой бы ни была сложности задача по созданию более мощных вычислительных систем, становится очевидно, что решение в скором времени будет найдено. Появление более сильных и современных разработок станет большим шагом вперед во многих сферах, возможности которых упираются в ограниченную мощность кремниевой технологии. Компьютеры и роботы на основе оптических процессоров смогут выполнять более сложные задачи и, возможно, это станет началом новой, более благополучной эры в истории нашей цивилизации.
