¿Qué sucederá cuando no podamos hacer que los transistores en las CPU sean más pequeños?

Answer 1

Esta es una pregunta muy interesante. Las 9 respuestas publicadas son de una forma u otra con las que estoy de acuerdo.

Agregando mi perspectiva sobre cuándo y si los transistores dejan de ser más pequeños:

1. Todos los expertos de la industria de semiconductores están de acuerdo en que los transistores en las CPU no se reducirán, llegando a sus límites en algún momento de 2020. Esto está bien documentado en la Hoja de ruta internacional de tecnología para semiconductores (ITRS), Informe final 2016, Página de inicio de ITRS 2.0
2. Un artículo mucho más fácil de leer y digerir para la mayoría de nosotros es el espectro IEEE, septiembre de 2016, “Los transistores podrían dejar de reducirse en 2021”. (Los transistores podrían dejar de reducirse en 2021). La siguiente figura es un extracto de ella.

Fin del camino: ITRS había predicho previamente que la longitud física de la puerta de los transistores se reduciría hasta al menos 2028 [ver línea azul]. El último informe de ITRS muestra que el tamaño de esta característica se estabilizará en los próximos años. Pero el presidente de ITRS, Paolo Gargini, dice que puede ser posible una mayor escala después de que los transistores se vuelvan verticales.

Mi perspectiva sobre lo que sucederá si los transistores dejan de reducirse:

1. Chips más grandes con más CPU o aceleradores, que brindan una potencia, rendimiento, área y costo (PPAC) incrementalmente mejores.
2. Materiales semiconductores alternativos, como el compuesto III-V, o semi-metales. Esto no hará que los transistores sean más pequeños, sino que permitirá un mejor PPAC.
3. Empaquetado de múltiples chips verticalmente utilizando vías de silicio (TSV) o construyendo múltiples capas de transistores como un chip (circuito integrado monolítico tridimensional o circuito integrado M3D)
4. Encontrar nuevas aplicaciones y / o mejorar tecnologías progresivamente maduras, como la tecnología de 45 nm y 28 nm. (Esto se conoce como más que Moore o más Moore)

Hay muchas y activas investigaciones y desarrollos en curso. Para obtener más opciones, consulte ” Chip Roadmap se reinicia bajo una nueva administración: IEEE amplía ITRS para incluir sistemas” por Rick Merritt, EE times, 5/4/2016 ( Chip Roadmap se reinicia bajo una nueva administración | EE Times )

Mi perspectiva sobre cómo se verá la industria de semiconductores si los transistores dejan de ser más pequeños:

Nadie tiene una bola de cristal. Basado en mi bola de cristal muy nublada, la industria de semiconductores se convertirá en la industria automotriz actual. Algunas nuevas mejoras incrementales, más asequibles, más ubicuas, más autónomas, más amigables, más bioelectrónicas, etc. pero mucho menos frecuentes y menos innovaciones relacionadas con los materiales semiconductores. Sin embargo, los sistemas, aplicaciones que incluyen software, automóviles más conectados, etc. continuarán.

Answer 2

Hay varias formas que podrían usarse para hacer que los procesadores sean más potentes una vez que alcancemos los límites del silicio:

-Utilice la litografía EUV, que, combinada con el uso de otros materiales semiconductores, permitirá que el tamaño del transistor se reduzca a alrededor de 5-3 nm.

-apila los transistores, de manera similar a cómo Samsung utiliza 3d-nand. La disipación de calor en cpus de alta potencia sería un problema.

-Utilice tecnología completamente diferente. Se utilizarán transistores de nanotubos de carbono, cpus basados ​​en luz o incluso computación cuántica (aunque es poco probable para las computadoras normales), aunque la mayoría de esta tecnología está lejos de estar disponible comercialmente.

Sin embargo, en realidad, probablemente usaremos una combinación de toda esta tecnología.

Mi conjetura personal?

Podríamos usar la lógica ternaria, que haría que los circuitos fueran mucho más pequeños, permitiendo que la misma cantidad de transistores hiciera más trabajo. Pero esto rompería la compatibilidad con casi todo el software y haría la lógica mucho más complicada (2 bits ternarios = 9 posibilidades diferentes, no 4, como binario)

Answer 3

Curiosamente, eso podría suceder, en un futuro próximo para CMOS, el escalado extremo los hace extrínsecos a su comportamiento. De ahí que algunas tendencias como “Más allá de Moore” entren en acción. También estamos trabajando en la integración 3D para MPSoC más compactos, que de todos modos proporcionarán memorias y procesadores de tamaño reducido en un futuro próximo.

Answer 4

La industria reemplazará los MOSFET / FinFET basados ​​en Si con dispositivos basados ​​en III / V, TFET y transistores cuánticos. Todas las tecnologías mencionadas ya se encuentran en fase de I + D posterior y pueden fabricarse.
El uso de la luz a nivel del dispositivo está muy lejos de ser dominado y no será una tecnología comercial durante al menos 10-15 años.

Answer 5

En este momento, los científicos están investigando el uso de la luz en lugar de la electricidad para usar en procesadores. Una vez que se haya alcanzado el límite de tamaño de los transitores y cuántos transistores se pueden colocar en un chip de silicio, estos nuevos procesadores serán el reemplazo.

Para leer más, iría a IBM hace un avance de procesador de velocidad de la luz

Answer 6

Entonces habremos alcanzado un límite de tamaño. Luego, combina múltiples o simplifica la función de uno para requerir menos partes de cómputo para hacer un dispositivo más pequeño.

Enfrentarse a los límites no es tan inusual o trágico.

Answer 7

Me gustaron todas las respuestas, especialmente de Danny y Daniel, pero me gustaría agregar algunas cosas a sus respuestas excepcionales,

1. Utilizaremos nuevos materiales y nuevos dispositivos para la informática.
2. Aceptaremos el hecho de que el silicio ha alcanzado sus límites y ahora no podemos reducirlo más, pero aún así haremos un buen uso de él.
3. Combinaremos múltiples tecnologías para la computación
4. Mejoraremos las tecnologías de silicio para la eficiencia.

Hay mucho por hacer y todavía lo estamos reduciendo a 1 nm, además de hacerlo comercialmente viable para la producción.

Answer 8

Si no podemos hacer que el transistor sea más pequeño, no podremos hacer que los dispositivos sean útiles y las nuevas tecnologías que deberían hacer que el transistor sea más pequeño o reemplazarlo por otro que haga lo mismo.

Answer 9

Encontraremos formas de resolver problemas usando transistores de manera más eficiente con métodos distintos al digital. Un ejemplo es la computación cuántica.

Answer 10

Harás circuitos descretos. IC’s etc.

Answer 11

Aumente el tamaño de la matriz de silicio y empaque más de la CPU …