Mokslo ir technologijų pasaulis

Technologijų gigantai IBM paskelbė, jog per ateinančius penkerius metus investuos net 3 mlrd. JAV dolerių į dvi plačias tyrimų ir ankstyvos fazės vystymo programas, kurios padės išplėsti kompiuterių lustų galimybes taip, kad jos atitiktų vis didėjančius debesų kompiuterijos ir didžiųjų duomenų sistemų poreikius.

Pirmoji tyrimų programa skirta vadinamajai „7 nanometrų ir pažangesnei“ silicio pagrindo technologijai vystyti – mokslininkų tikslas bus išspręsti rimtas fizikines problemas, kurios kelia grėsmę dabartinių puslaidininkių našumo didinimui ir kol kas neleidžia gaminti lustų taikant 7 nanometrų technologinį procesą.

Antrosios programos pagrindinis tikslas – sukurti alternatyvias technologijas „post-silicio“ erai, kitaip tariant, kurti ateities lustus, kurių pagrindas bus ne silicis, o kitokios medžiagos. Tokio žingsnio reikalauja griežtos fizikinės silicio panaudojimo ribos.

Tyrimus atliks IBM mokslininkai, dirbantys Olbanyje, Jorktaune, Almadene (visi miestai – JAV), o taip pat – Europoje. Itin agresyviai IBM investuos į naujas tyrimų sritis, kurias bendrovės specialistai jau yra „užgriebę“: anglies nanoelektroniką, silicio fotoniką, naujas atminties technologijas ir architektūras, kurios palaiko kvantinio bei kognityviojo kompiuterinio skaičiavimo logiką.

Šie mokslininkų pasiekimai turėtų ne kartais, o ištisomis eilėmis padidinti sistemų našumą bei energetinį efektyvumą. Be to, IBM nenutrauks nanomokslų ir kvantinių kompiuterių tyrimų finansavimo – šiose srityse IBM jau tris dešimtmečius yra pionieriai.

7 nanometrų ir pažangesnė technologija

Ir IBM inžinieriai bei mokslininkai, ir kiti puslaidininkių ekspertai prognozuoja, jog nors iššūkių ir bus, tačiau įmanoma nuo šiandien įprasto 22 nanometrų technologinio proceso per keletą metų pereiti prie 14, o vėliau ir prie 10 nanometrų proceso. Tačiau 7 nanometrų ir galbūt smulkesnių dydžių technologinio proceso išvystymas iki šio dešimtmečio pabaigos pareikalaus nemenkų investicijų ir inovacijų puslaidininkių architektūroje, taip pat – patobulintų gamybos įrankių.

„Klausimas ne ar pavyks išvystyti 7 nanometrų technologiją iki gamybos, bet kaip, kada ir už kiek“, - sako „IBM Research“ vyresnysis viceprezidentas Johnas Kelly. „IBM inžinieriai ir mokslininkai bei partneriai yra gerai pasirengę šiam iššūkiui ir jau atlieka medžiagų mokslo bei įrenginių inžinerijos tyrimus, kurie taps besikuriančių debesinių, didžiųjų duomenų ir kognityviųjų sistemų pagrindu. Ši nauja investicija užtikrins, kad galėsime kurti reikalingas inovacijas ateities poreikiams patenkinti“.

„Technologijnio proceso patobulinimas iki 7 nm ir mažiau – nuostabus iššūkis, reikalaujantis gilios fizikinės kompetencijos nanomedžiagų giminingumo ir charakteristikų srityje. IBM – viena iš nedaugelio kompanijų, ne kartą įrodžiusių atitinkamą mokslo ir inžinerijos ekspertizės lygį“, - bendrovę gyrė Richardas Doherty, „The Envisioneering Group“ technologinių tyrimų vadovas.

Perėjimas prie „post-silicio“ eros

Silicio tranzistoriai – mažučiai jungikliai, pernešantys informaciją luste – kiekvienais metais nuo jų sukūrimo vis labiau ir labiau mažėja. Tačiau artėjame prie griežtos fizikinės ribos: dėl silicio prigimties ir fizikos dėsnių, tranzistorių mažinimas netrukus nebeduos jokios apčiuopiamos naudos. Dar po kelių klasikinio tranzistorių mažinimo žingsnių tranzistoriai nebus „gerokai greitesni, gerokai pigesni ir gerokai energetiškai efektyvesni“ - nebebus pokyčių, prie kurių pripratusi visa kompiuterių pramonė.

Praktiškai visa šiuolaikinė elektroninė įranga yra pagaminta taikant CMOS (complementary metal–oxide–semiconductor) technologiją, todėl jau skubiai reikia ieškoti naujų medžiagų ir naujų su tomis medžiagomss suderinamų architektūrinių sprendimų, kurie leistų žengti toliau, nei vis artėjanti fizikinė silicio puslaidininkių galimybių riba.

Peržengus 7 nanometrų ribą, fizikiniai iššūkiai smarkiai padidėja – ateities sistemoms kurti reikės ir naujų medžiagų, ir naujų skaičiavimo platformų, kurios galėtų išspręsti šiandien neišsprendžiamus ar sunkiai išsprendžiamus uždavinius. Galimos tokių naujų medžiagų alternatyvos yra anglies nanovamzdeliai ir panašūs mokslo stebuklai, o netradicinė kompiuterių architektūros pavyzdžiai yra neuromorfinis, kognityvinis kompiuteris, mašininio mokymosi metodai, taip pat – kvantiniai kompiuteriai.

IBM jau dabar turi daugiau nei 500 patentų, susijusių su 7 nm technologijomis – artimiausi konkurentai turi mažiau nei pusę tiek patentų.