Презентация ARM Первый процессор, полностью сделанный из пластика, открывает двери на новые рынки, на которые кремний не имеет выхода, и открывает новые возможности использования, которые ранее были невозможны. В мире, где мы перешли к парадигме Интернета вещей, где каждое устройство подключено к другим, появление процессоров, не основанных на кремнии, полностью меняет ситуацию. Можно ли создать оборудование без кремния ?
Кремний, несомненно, является базовым элементом для создания полупроводников, и вся современная полупроводниковая технология основана на использовании кремниевых слитков для создания новых микросхем, поскольку этот материал обладает превосходными свойствами для этой задачи. Вот почему мы не можем ожидать, что использование бессиликоновой электроники даже даст нам производительность, которая приближается к этому.
Однако есть рынки, где использование микросхем, созданных без кремния, обещает стать революционным и развернуться на 180 градусов, не считая изменения способа нашего повседневного взаимодействия. Понятно, что процессоры на основе бессиликоновой электроники имеют большое количество полезных выходов. Поэтому давайте посмотрим на некоторые примеры, разработанные в последние годы.
Наномагнитная логика и углеродные нанотрубки
Одним из ключей к использованию материалов, отличных от кремния, является замена использования электрических сигналов альтернативными формами. Один из них является наномагнитный логика, основанная на использовании наномагниты где можно создавать процессоры не из кремния, а из других металлов. Поскольку не будет использоваться электрический ток, эти процессоры работают с очень низким энергопотреблением и позволят внедрить их в местах, где зависимость от энергии для работы процессора больше не будет проблемой.
Другое решение - углеродные нанотрубки, которые основаны на использовании молекул графена, которые имеют особенность использования в качестве полупроводникового материала, такого как кремний, и поэтому ожидается, что это будет материал, который больше всего обещает, когда дело доходит до заменить кремний. На данный момент не заявлено ни одного коммерческого процессора, а значит, для массового рынка. Однако графен рассматривается как материал, предназначенный для решения некоторых присущих кремнию проблем, и рассматривается скорее как материал будущего и заменяющий его, чем как альтернатива.
Микроконтроллеры без пластика и силикона
В июле 2021 года ARM представила то, что они назвали ПластикАРМ , первый в истории процессор, полностью сделанный из пластика, и нет, даже не представить себе чего-то сопоставимого даже с APU для бюджетных смартфонов, поскольку это очень примитивный одноядерный микроконтроллер с 32-битным ядром на основе ИСА ARMv7 , 128 байт Оперативная память и 456 байтов ПЗУ, что является реализацией Cortex M0. Конечно, с очень скромной скоростью 20 кГц , так что есть огромный запас для улучшения, хотя мы принимаем во внимание тип используемого материала, а именно то, что пластик точно не известен как проводящий элемент электричества.
В чем его главное преимущество? Они очень дешевы в производстве по сравнению с обычными микросхемами. И какая от этого польза? Что ж, многие, например, мы можем поместить его в контейнер для еды и объединить его с небольшими датчиками, которые всегда предупреждают о состоянии еды, и это не единственная полезность, поскольку она также будет служить для хранения такой информации, как как его химический состав, его питательная ценность или даже его аллергены. И дело не только в еде, но и в одежде. Вы выбросили этикетку любимой одежды и испортили ее при стирке? Не беспокойтесь об этом, так как вы снова сможете проверить информацию.
Другая утилита предназначена для создания карт и / или карт в настольных играх, где каждый элемент, имеющий один из этих микроконтроллеров, не содержащих кремния, может напрямую взаимодействовать с другими картами или даже с игровой доской. Мы даже можем найти элементы мерчандайзинга и продвижения с этим типом интегрированных чипов, которые взаимодействуют с другими устройствами. Представьте, например, что вы покупаете готовый к выпечке продукт, в котором вам нужно только связать пластиковый микроконтроллер с духовкой, и что это настраивается напрямую. Как видите, утилит много, и, безусловно, подавляющее большинство еще не реализовано.
Стекло, оптические интерфейсы и «оборудование без силикона»
Здесь мы собираемся обмануть, так как стекло частично состоит из кремния. Когда мы говорим о процессорах или аппаратном обеспечении, не содержащих кремния, мы имеем в виду те, которые созданы не из слитков очищенного кремния, поэтому стекло попадает в эту категорию. У нас есть пример ИонКью компания, которой удалось разработать основные элементы конструкции процессоров из этого материала.
Мы уже говорили, что сегодня большая проблема для развития оборудования заключается в затратах энергии на перемещение данных. Проблема, которая на уровне домашних ПК нас не волнует, но является призраком будущих разработок в самых мощных суперкомпьютерах. Как решить проблему расхода и повысить производительность? Использование оптических интерфейсов, в которых вместо электронов используются фотоны для передачи информации.
Проблема в том, что конструкция из стекла намного дороже и менее гибка, чем из пластика. А пока за пределами интерфейсов для подключения видеокарт на большом расстоянии или для строительства и посредники на массовом рынке, похоже, нет спроса на использование высокоскоростных интерфейсов, построенных без кремния. Давайте не будем забывать, что использование процессоров на основе нескольких микросхем на промежуточном устройстве - это не хлеб насущный, и поэтому потребуется время, чтобы увидеть вставки для стекла, и, конечно же, в продуктах с очень ограниченным тиражом или для очень специализированных рынков.
