Hardware fără siliciu: materiale și tehnologii care îl fac posibil

Prezentarea de către ARM din primul procesor construit în întregime din plastic deschide ușile către noi piețe în care siliciu nu are intrare și noi posibilități de utilizare care nu erau posibile înainte. Într-o lume în care ne-am mutat la paradigma Internetului obiectelor, unde fiecare dispozitiv este conectat la celelalte, sosirea procesorilor care nu sunt bazate pe siliciu schimbă total situația. Este posibil să creezi hardware fără siliciu ?

Siliciul este, fără îndoială, elementul de bază pentru construcția semiconductoarelor, iar toată tehnologia actuală a semiconductorilor se bazează pe utilizarea de lingouri de siliciu pentru crearea de noi cipuri, deoarece acest material are proprietăți excelente pentru această sarcină. De aceea nu ne putem aștepta ca utilizarea electronice fără siliciu să ne ofere măcar un spectacol care i se apropie.

Hardware fără siliciu: materiale și tehnologii

Cu toate acestea, există piețe în care utilizarea cipurilor construite fără siliciu promite să fie revoluționară și să ia o cotitură de 180 de grade, în afară de schimbarea modului în care interacționăm zilnic. Este clar că procesoarele bazate pe electronice fără siliciu au un număr mare de ieșiri utile. Să ne uităm, prin urmare, la câteva exemple dezvoltate în ultimii ani.

Logica nanomagnetică și nanotuburile de carbon

Logica nanomagnética sin siliciu

Una dintre cheile utilizării altor materiale decât siliciul este înlocuirea utilizării semnalelor electrice cu forme alternative. Unul dintre ei este nanomagnetic logică, care se bazează pe utilizarea nanomagneti unde este posibil să se construiască procesoare cu alte metale decât siliciu. Deoarece nu ar fi utilizat curent electric, aceste procesoare funcționează cu un consum foarte mic și ar face posibilă implementarea lor în locuri în care dependența de energie pentru a rula procesorul nu ar mai fi o problemă.

O altă soluție este nanotuburile de carbon, care se bazează pe utilizarea moleculelor de grafen care au particularitatea de a putea fi utilizate ca material semiconductor precum siliciu și, prin urmare, este de așteptat să fie materialul care promite cel mai mult atunci când vine vorba de înlocuiți siliciu. În acest moment nu a fost anunțat niciun procesor comercial și, prin urmare, pentru piața de masă. Cu toate acestea, grafenul este văzut ca un material conceput pentru a rezolva unele dintre problemele inerente ale siliciului și este văzut mai degrabă ca un material viitor și de înlocuire, mai degrabă decât ca o alternativă.

Microcontrolere fără plastic și siliciu

PlasticARM procesator de plasticco sin silicio

În iulie 2021, ARM a prezentat ceea ce ei numeau PlasticARM , primul procesor construit în întregime din plastic din istorie și nu, nu vă imaginați ceva comparabil chiar și cu un APU pentru smartphone low-end, deoarece este un microcontroler single-core foarte rudimentar cu un nucleu de 32 de biți bazat pe ISA ARMv7 , 128 octeți de RAM și 456 de octeți de ROM, aceasta fiind o implementare a Cortex M0. Desigur, cu o viteză foarte modestă de 20 kHz , deci există o marjă uriașă de îmbunătățire, deși luăm în considerare tipul de material utilizat, și anume că plasticul nu este cunoscut cu exactitate pentru că este exact un element conductor al energiei electrice.

Care este principalul său avantaj? Sunt foarte ieftine de fabricat în comparație cu un cip convențional. Și la ce folosește asta? Ei bine, mulți, de exemplu, îl putem așeza în recipientul pentru alimente și îl putem combina cu senzori mici care avertizează în permanență despre starea alimentelor și acesta nu ar fi singurul utilitar, deoarece ar servi și pentru stocarea unor astfel de informații. ca compoziție chimică, contribuție nutrițională sau chiar alergeni. Și lucrul nu se limitează doar la mâncare, ci și la ceea ce este îmbrăcămintea. Ai aruncat eticheta piesei de îmbrăcăminte preferate și ai făcut o mizerie atunci când o speli? Nu vă faceți griji, deoarece veți putea verifica din nou informațiile.

Un alt utilitar ar fi pentru construirea de cărți și / sau cărți în jocurile de societate, unde fiecare element care are unul dintre aceste microcontrolere fără siliciu ar putea interacționa direct cu alte cărți sau chiar cu tabla de joc. Putem găsi chiar și elemente de comercializare și promovare cu acest tip de cipuri integrate care interacționează cu alte dispozitive. Imaginați-vă, de exemplu, cumpărând un produs gata de coacere în care trebuie doar să comunicați microcontrolerul din plastic cu cuptorul și că acesta este configurat direct. După cum puteți vedea, există multe utilități și cu siguranță marea majoritate sunt lăsate în curs.

Sticlă, interfețe optice și „hardware fără siliciu”

CPU vidrio portada sin siliciu

Vom înșela aici, deoarece sticla este parțial din siliciu. Când ne referim la procesoare sau hardware fără siliciu, ne referim la cele care nu sunt construite din lingouri de siliciu purificate, astfel încât sticla intră în această categorie. Avem exemplul IonQ companie care a reușit să dezvolte elemente de bază pentru construcția procesoarelor cu acest material.

Am spus deja că marea problemă de astăzi pentru avansarea hardware-ului constă în costul energetic al mișcării datelor. O problemă care la nivel de PC de acasă nu ne afectează, dar este nebunul proiectelor viitoare în cele mai puternice supercalculatoare. Cum să atenuați problema consumului și să creșteți performanța? Utilizarea interfețelor optice în care în loc să se utilizeze electroni, fotonii sunt folosiți pentru a transmite informații.

Problema este că construcția unei structuri din sticlă este mult mai scumpă și mai puțin flexibilă decât una din plastic. Și pentru moment în afara interfețelor pentru a interconecta plăcile grafice la o distanță mare sau pentru construcții și interpozitori nu pare să existe o cerere pe piața de masă pentru utilizarea interfețelor de mare viteză construite fără siliciu. Să nu uităm că utilizarea procesorelor bazate pe cipuri multiple pe un interpozitor nu este pâinea zilnică și, prin urmare, va fi nevoie de timp pentru a vedea interpozitori de sticlă și cu siguranță în produse cu o circulație foarte limitată sau pentru piețe foarte specializate.