Současná křemíková technologie, která je základem pro současné procesory a čipy všeho druhu, má řadu omezení a hlavně určitě hranice, které zkrátka nelze překročit. Neustále se zmenšuje výrobní proces a s tím, jak klesají nm, klesá i další potenciál křemíku, protože jeho hranice fyzikálních možností a vlastností se nezadržitelně blíží. Otázkou je, co dál.

Tím už se samozřejmě vývojáři a výrobci zabývají nějakou tu dobu. Možností kam za 5-7 let vykročit a s čím navázat na křemíkové čipy, je celá řada. Zkoumá se řada možností včetně biotechnologie, či nano technologie všeho druhu. Samozřejmě je tu prostý nápad, nahradit křemík lepším materiálem, který by dovolil posunout hranice současného způsobu výroby zase o něco dál a třeba by měl i lepší vlastnosti, protože křemík zdaleka není ideální.

 Jistou možnost představuje Grafen. Ten vykazuje zajímavé vlastnosti. Aktuálně se výzkumný team, který se myšlenkou použití Grafenu zabývá, nechal slyšet, že objevil zajímavou vlastnost. Problémem křemíkových čipů je odporový jev. Nebudeme zacházet do detailů, prostě znáte to, co čipu dodáte ve formě energie, to z 99,6% musíte účinně odvést ve formě tepla. Pokud ne, tak pošlete váš křemíkový čip do věčných čipišť. Grafen se prý ale chová jinak. Hustá síť atomů uhlíku vytváří v podstatě pravý opak – termoelektrické chlazení, které vlastně využívá Peltierova efektu, jež už v praxi na chlazení CPU se mnozí snažili využít. Více na Wikipedii … nebudu předstírat, že tomu nějak zvlášť rozumím, brali jsme to ve škole, ale víte jak to je ;).

 No každopádně by se čipy z Grafenu v podstatě dokázaly chladit sami! Ano zní to až neuvěřitelně, ale osobně věřím tomu, že právě výkonné čipy bez chlazení jsou budoucností, ať už budou z čehokoliv. Každopádně pokud se těšíte na pasivní počítač se super výkonnými Intel Core i999 se 24 jádry a grafikou Radeon HD 9999 s 6 jádry, tak se obávám, že můžete být v klidu. Grafen a obecně uhlík zatím představuje hojně zkoumanou možnost, ale bohužel jsou tu jisté problémy s dostupností materiálu. Zatím se tedy nahradit křemík rozhodně nechystá. Ale opravdu je nejvyšší čas vyvíjet nástupce křemíku, protože jak říkám, za 5-7 let už se nástupce bude muset řešit.

Jasně z hlediska času to není moc dlouhá doba, ale z hlediska vývoje na poli PC je to celá věčnost, vždyť to je vlastně rok 2006-2004 … a to byly třeba roky grafických karet NVIDIA FX 5000/GF 6600 nebo AMD Radeon 9000 či X800 a to jsme se pohybovaly na 130-110nm! Tehdy měly grafické čipy také kolem 150-300mm2, ale jen kolem 150 milionů tranzistorů. A podobně to vypadalo i ve světě CPU, kde se utkávaly AMD Athlon Xp a první A64 s Intel Pentium4 na 130-90nm. A srovnejte si to s tím, co tu máme dnes – 40nm GPU s 3 miliardami tranzistorů a 32nm CPU s miliardou tranzistorů. Z hlediska času a vývoje na poli PC budou ty současné TOP grafiky a procesory stejnými muzeálními kousky jako dnes jsou X800/GF6 a Athlon XP či Pentium4. A kdoví, kde v té době bude výroba. Je ale jasné, že nelze pokračovat podobným tempem, kdy dnes TOP grafiky mají TDP 400+W a podobně.

AUTOR: Jan "DD" Stach
Radši dělám věci pomaleji a pořádně, než rychle a špatně.

Starší články

AMD uvede procesory FX „Bulldozer“ 7.6.2011 a ukáže světu první 28nm GPU Intel zbrojí na AMD Bulldozer – v létě dorazí Core i7-995X na 3,6GHz, už ale mluví i budoucnosti AMD začalo výrobcům dodávat 32nm Llano procesory – úprava smlouvy s GlobalFoundries Intel dominuje na procesorovém trhu, AMD vede na mobilním grafickém trhu – výzvou je ARM Jak výkonné budou DX11 integrované grafiky v APU procesorech AMD LLano a s jakými parametry?

Komentáře

Přidat Nový

Leclerk [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 15:26:32 Pamatuju si ještě článek zde na DDworldu o uhlíkových procesorech, že to už někdo vyrobil a že je možné je provozovat až na 100Ghz (nebo tak nějak, teď už přesně nevím). Tak uvidíme za několik let, co nás čeká místo křemíku. Odkaz

aDDmin [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 15:38:36 to je ale zase akce IBM ;)

Bambula [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 17:58:14 Já se ti divím, že se tomu směješ! Jestli k tomu dojde a vyhodíš ty tvoje přímotopy a nasadíš Grafen, tak doma zmrzneš

Ttxman [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 21:39:45 Spis by me zajimalo jak moc v tom dela ten grafen. Zpravy o xxGHz tranzistorech se obevuji celkem casto (hledejte treba diamond FET ... taky uhlik taky 100+GHz). Chtel bych srovnani s obdobnym kusem kremiku. Tedy 1 tranzistor na 240nm na obrovskym kusu materialu. Problem pri vysokych frekvencich jsou vetsi uniky proudu (tedy vetsi spotreba) a to se musi nejak chladit. Kdyz udelam velky transistor s lepsimi (a vetsimi) izolacnimi vrstvami, dam kolem dostatek prostoru na odvod tepla muzu to pustit na daleko vetsi frekvenci. ( a tyk mi ten 1 tranzistor klidne muze zrat desitky wattu.. coz pri vyssi mire integrace proste nejde). Jo jeste k tomu peltieroj. On moc nechladi, jenom diky termoelektrickemu jevu ma jednu stranu chladnejsi (a druhou teplejsi) nez okoli. To teplo nikam nemizi prenasi se na druhou stranu odkud je ho nutne odvadet. Navic to ma spotrebu samo o sobe a to celkem velkou. Jedina vyhoda je v tom, ze ta tepla strana muze byt podstatne teplejsi nez snese podklad, takze v cipu samotnem by bylo treba kolem 100° na kterych bezproblemu pracuje a na povrchu baleni by taky mohlo byt 300° (prehanim). Spotreba by byla o 50%..100%..buchvikolik% vetsi nez by mela samotna desticka s tranzistory. Jedina otazka je jestli by zvetseny teplotni rozdil proti okoli stacil na to, ze by se chlazeni zlepsilo a pokrylo i spotrebu danou peltierem. Pokud chtej vyuzit termoelektricky jev ke chlazeni spis bych to videl na primou konverzi tepla na elektrinu (Seebackuv efekt ne Peltieruv), jenze pokud vim tak efektivita tehlech reseni je porad mala. A cim mensi je rozdil teplot po obou stranach clanku tim je efektivita mensi. (a tezko zajistite rozdil teplot v radech stovek °C). Soucasny komercni termoeektricky generator o rozmerech 5x5cm (2500mm^2) a rozilem teplot kolem 300° vygeneruje +- 15W. pri rozdilu 100°C kolem 3-4W. Kdyz to zmensite na velikost CPU 300mm^2 tak se babrate s maximalne 2W vykonu pri 300°C rozdilu. Efektivni vyuziti by vyzadovalo nejaky hodne velky prulom ve vyvoji termoelektrickych clanku.

Kreuz [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-09 10:22:27 Jen, pro info, Peltiérův článek v dnešní době, i při malých rozměrech chladí docela hodně, můžeš i pomocí malý destiček i dostat i k teplotám -40°C(ale i -80°C) V průmyslu se to používá poměrně často. Z důvodu spolehlivosti a jednoduchosti. Jen to má obrovskou nevýhodu a to je cena,řádově desetitisíce, takže v PC nepoužitelné.

Mescalamba [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-09 14:24:58 Prdičky mojí babičky. TEC (neboli Peltiér) nechladí, jen převádí teplo z jedné strany na druhou, přičemž na druhé straně je ono převedené teplo+výkon peltiéru. Háček je v tom, že se ta druhá strana musí chladit, coož znamená, že u i7 taky můžeš mít na druhé straně nějakých 400W k uchlazení. A to je důvod proč se to dneska už moc nepoužívá.. Jinak TEC jsou relativně levné. Mnohem zajímavější řešení je voda chlazená pomocí TEC, ale stavět se s tim by se mi nechtělo. Jo a žere to elektřinu, hodně elektřiny.. (resp. tolik kolik potřebuješ chladit).

AndreasCZ [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-11 09:26:21 Potvrzuji tve zkusenosti. Jen pridam par komentu na dokresleni. Peltier ma jen tu vlastnost, ze je schopen mit jednu stranu chladnejsi nez druhou. Vetsinou je udelan tak, ze chladi o 20 stupnu celsia na danem vykonu. Me osobni zkusenosti s Peltierem: Chlazen procesor o TDP 100W. Peltier "topil" dalsich 400W. Rozdil teplot byl onech 20 stupnu celsia. Horka strana se da uchladit jedine vodnikem. Reseni je to zajimave, ale spis pro nadsence. Celkove vyzarene teplo, ktere bylo potreba chladit, bylo 500W!

Kevin [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 15:31:06 Za pet, deset let si vzpomeneme na tento clanek a treba se budeme divit, jakou cestou se nakonec nahrada kremiku vydala

HellowCZ [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 16:49:10 Nebo si ho nepřečteme vůbec, nějací radikálové nebo nějaká trhlá vláda nás odvede d ověčných lovišť :o) ale to jsou jen teorie :o).

fastplus [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 15:31:40 upnke suhlasim az na jednu vec ze za 5-7 rokou bude sa musiet riesit nastupca ja by som povedal ze uz bude musiet byt vyrieseny aby sa o dalsie 2-3 roky dostal do ostrej vyroby . Sice nieje to tak davmo ked v roku 2000 Intel predpovedal ze o 10 rokou teda v roku 2010 budeme mat Intel procesory beziacich na vzduchu 6 GHz a budu mat 100 jadier no nepodarilo sa tak isto sa moze aj toto zastavit na nenajdeni vhodneho prvku ktory veskeru nm vyronu zastavy na cusle 12. No vkazdom pripade je to ako pises na poli PC velmi moc daleko ale tesin sa na doby kedy vobec bude oznamene ze mame nahradu kremiku a a je to fakt "BOMBA" .

Suprak [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 15:49:40 Tohle je jeden z těch článků co se za několik let nad ním lidé budou pozastavovat a smát se mu. No ne? Nedávno jsem četl jednu internetovou diskusi z let 1999/2000, kde lidé debatovali o budoucnosti vývoje hardwaru. To o čem se tehdy bavili, bylo o 11 let později opravdu směšné, protože realita taková nebyla ani zdaleka. Z toho tedy vyplývá, že odhadovat budoucí vývoj hardwaru a jeho směr je téměř nemožné. Nicméně také se už těším na ten krásný den, kdy bude slavnostně oznámeno, že se našel materiál, kterým lze nahradit křemík a zároveň jej je možné rychle implementovat.

SparK2SplinteR [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] - Molybdenit–lepší ako Si a Graf 2011-04-08 16:18:14 Jedna alternatíva k kremíku je ešte Molybdén. "Mi­ne­rál umož­ňu­je vy­tvo­re­nie ener­ge­tic­ky efek­tív­nej­ších tran­zis­to­rov, kto­ré nap­rík­lad v stand-by re­ži­me ma­jú až 100 000-krát niž­šiu spot­re­bu ener­gie ako kre­mí­ko­vé tran­zis­to­ry. Mo­lyb­de­nit vy­tvá­ra dvoj­roz­mer­né štruk­tú­ry a v 0,65 nm vrstve toh­to ma­te­riá­lu sa elek­tró­ny mô­žu po­hy­bo­vať tak ľah­ko ako v 2 nm vrstve kre­mí­ka, kto­ré­ho štruk­tú­ra je troj­roz­mer­ná. Vý­ho­dou mo­lyb­de­ni­tu sú­čas­ne je, že ne­mož­no vy­tvá­rať vrstvy kre­mí­ka, kto­ré sú ta­ké ten­ké ako je­ho mo­novrstvy. Sú­čas­ne vďa­ka ener­ge­tic­kej med­ze­re na úrov­ni 1,8 eV je to lep­ší ma­te­riál ako gra­fén, kde tú­to vlas­tnosť mož­no iba ume­lo rep­ro­du­ko­vať." Zdroj: Odkaz

MIKRON [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 16:10:36 Jo co jednou bude toť otázka je pravda že někdy před 10 lety jsem tak spekuloval o budoucnosti a říkal jsem si za 10 let budou procesory na 20GHz a hry budou šlapat jako v reálu a tak nějak jsem byl větší optimista.Teť jsi nedovoluji vůbec nějaký ten spekulativní názor vypustit.Tak se nechám překvapit a zase zde zasednu za 10 let.

Dan666 [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 17:42:46 tohle nereste stejne v roce 2012 je konec PS:chtelo by si na tento clanek spomet za par let jak pise Kevin

gumojd [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 17:45:01 Ja si myslim, ze az skonci kremik tak nebude jenom jeden jeho nastupce, ale verim tomu, ze se cipy budou vyrabet z vice materialu. Prece jen je taky problem v dostupnosti urcitych materialu, ale jak tu bylo receno, nikdo z nas nevidi takto daleko a sou to jen vlastni nazory, ktere se nejspis ani nenaplni :-). Ale tyto clanky mam rad a jeste radsi si vzdy ctu komenty ostatnich :-)

urban.novak [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] - graphen nemá zakázané pásmo 2011-04-08 18:13:54 Graphen stejně nemůže křemík nahradit, protože nemá žádný band gap(zakázané pásmo?).

Bambula [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 18:14:57 Veliká rezerva je ve vnitřní architektuře čipů. P4 se měly dotáhnout až 10GHz! AMD nehonila frekvenci, ale šla cestou efektivity. Proto to značení +3000 (fyzicky 1900). Máme čipy 64bitů, ale užíváme mnohdy 32bit SW.

Kacab10 [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 18:27:27 Taky je mozna cesta, ze se porad misto vykonu procesoru budou muset zmensovat naroky aplikaci

snakehead28 [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 19:19:56 No v každom prípade nech bude nástupcom kremíku čokolvek, v každom prípade to bude jedinečný materiál s geniálnimi vlastnosťami..a z bohvie čím ešte. Nechajme sa prekpavit, čo si pre nás budúcnosť pripraví.

Son Gito [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 19:38:19 s takýmito zaujímavosťami, by si mohol "chodiť" častejšie

ElectricKota [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 21:01:12 Pobavilo mě: "Aktuálně se výzkumný team," Občas ani nevím jestli čtu český nebo anglický text, jinak kdybys DD zapomněl tak česky je to tým ;)

PraseIII [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-08 21:40:52 Omlovám se DDmu, že to nebude k tématu, ale ve slově sami, mám takový pocit je tvrdší í, tedy y :-) Trochu to škodí nadpisu....

aDDmin [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-09 03:12:39 já jenom jestli dáváte pozor

Anarki [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-09 10:39:39 Chýba tu smajlík s prstom zdvihnutým nahor, ten by to vystihol viac ako slová

Mescalamba [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-09 14:26:42 Sem na to chtěl taky upozornit, ale nakonec sem zjistil, že si vlastně nejsem jistej jaké I/Y se tam píše. Taky bych se měl stydět..

vsn [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] - Grafen 2011-04-09 07:25:11 mohli by z něj začít vyrábět kola misto karbonu ;) akorat cena by byla někde trochu jinde když obyč karbonovej rám stoji mezi 15 - 60 tisici

net.Xtreme [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] - Toť otázka, zda grafen... 2011-04-09 15:51:32 Jsem si docela jistý, že 99,99% dnešních předpovědí se bude více nebo méně mýlit a budou docela směšné, už jen těch 5, spíše více let (protože vždy se najdou cestičky, jak funkční schéma udržet ještě chvíli při životě) je příliš dlouhá doba na IT predikce. Ono podle mého by se vývoj HW mohl klidně na pár let výrazně zpomalit a výkon by rostl, už jen díky lepším optimalizacím, ohledně SW je imho pořád co dohánět a optimalizovat. A je dost zajímavých variant ke grafenu. Jinak tušímže Intel plánuje křemík, respektive elektrony nahradit fotony, což by mohlo snížit spotřebu, nároky na chlazení, zvýšit rychlosti a tak dále. Takže je možné, že elektronika bude opuštěna ve prospěch fotoniky, spintroniky nebo něčeho podobného než přijdou DNA počítače, kvantové počítače nebo něco ještě lepšího:-)

urban.novak [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-09 20:31:04 Intel chce používat optiku pro přenos dat, zatím jsem ale nic nečetl o tom, že by chtěl používat optiku i uvnitř CPU. Je vůbec neco takového principielně možné? Je možné třeba fotony někde zachytít, na chvíli uskladnit a pak se podívat, jestli tam jsou (paměťová buňka)?

Ttxman [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-10 14:57:44 To je daleko mensi problem nez fotonovej tranzistor. O fotonovejch pocitacich se mluvi uz pekne dlouho.. Ma to sami vyhody. Obrovsky frekvence (stovky GHz na zacatku, teoretickej potencial je vicemene omezenej tim, jak tam stihnete konvertovat data z elektrickejch periferii) fotony nemaj takovou tendenci utikat jako elektrony a paprsek drzi pohromade (neni nutna izolace drah, netopi to), proudy fotonu se muzou krizit.. (2 elektricky vodivy drahy musej mit mezi sebou izolacni vrstvu, X proudu foronu muze najednou prochazet stejnym mistem aniz by se ovlivnovali (pripadna interference se da resit, narozdil od elektriny)). Blizke oprticke vedeni se vzajemne nerusi. (nejsou nutne mezery mezi vodici, zadne EM pole indukujici chyby) ... atd . Jenom jeste nikdo neudelal ty ciste opticky soucastky. Porad se babraji s hybridnima el + optika.

atomic [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-10 00:54:43 pche ..z hlediska vývoje je 5 let celá věčnost a muzejní kousky..tak to jsem za dobou asi víc než jsem si vůbec myslel ..kdybych teď nedávno nedostal o trošičku výkonnější sestavu, tak pořád jedu na A64 3000+ s 6600GT

Lukeee [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2011-04-10 16:50:38 Jednou něco takového na 100% přijde ...

Pouze registrovaní uživatelé mohou přidat komentář!