Κατακτώντας τις νέες τεχνολογίες: Η εξέλιξη των chipset τηλεφώνου στον κόσμο των νανομέτρων
Τα τσιπ πυριτίου που τροφοδοτούν τα τηλέφωνά μας και πολλές άλλες
συσκευές
είναι, ως επί το πλείστον, η κύρια κινητήρια δύναμη πίσω από την εξέλιξή τους. Φυσικά, υπάρχουν και άλλες καινοτομίες που συνθέτουν την τυπική εμπειρία χρήστη που λαμβάνετε από ένα σύγχρονο τηλέφωνο στις μέρες μας, όπως οι
κάμερες
ή η οθόνη του, αλλά στη βάση βρίσκεται μια μικρή μονάδα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος που κάνει ό,τι κάνετε με το τηλέφωνό σας δυνατά. Μέχρι στιγμής , η καλύτερη μέθοδος για να αυξηθεί η επεξεργαστική ισχύς ενός τσιπ ήταν η αύξηση του αριθμού των τρανζίστορ που είναι συσκευασμένα μέσα σε αυτό, πράγμα που σημαίνει εγγενώς να γίνουν τα εν λόγω τρανζίστορ μικρότερα. Τα πρώτα τρανζίστορ εφευρέθηκαν τη δεκαετία του 1950 και μετρήθηκαν σε χιλιοστά. Σήμερα, ωστόσο, έχουμε βελτιώσει αυτή τη διαδικασία σε τέτοιο βαθμό που τα τρανζίστορ μετρώνται σε νανόμετρα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μερικές φορές ακούτε κατασκευαστές τηλεφώνων να καυχώνται ότι το τελευταίο τους μοντέλο έχει, για παράδειγμα, ένα τσιπ κατασκευασμένο στη διαδικασία 4nm (όπως η σειρά Galaxy S24) ή ακόμα και στη διαδικασία των 3nm (όπως με το
iPhone 15
Pro και το
iPhone
15 Pro Max) .Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι δεν περιγράφεται το ίδιο το τσιπ όταν αναφέρεται η μέτρηση νανομέτρου, αλλά το πλάτος των πυλών των τρανζίστορ που αποτελούν το εν λόγω τσιπ. Όσο μικρότερες είναι οι πύλες του τρανζίστορ, τόσο πιο προηγμένο, ισχυρό και αποδοτικότερο είναι το τσιπ (ελέγξτε το γραφικό για οπτική αναπαράσταση).
Πηγή — Nikkei Asia.
Σημαντικοί παίκτες στη βιομηχανία τσιπ και στον δρόμο μέχρι τώρα
Αυτή τη στιγμή υπάρχουν τρεις κορυφαίοι κατασκευαστές στη βιομηχανία τσιπ και αυτοί είναι η Intel (ΗΠΑ), η TSMC (Ταϊβάν) και η Samsung (Νότια Κορέα). Υπάρχει και η κινεζική εταιρεία SMIC, αλλά υστερεί σε σχέση με το υπόλοιπο πακέτο και είναι περίπου δύο γενιές πίσω προς το παρόν.
Οι τρεις κορυφαίοι κατασκευαστές που αναφέρθηκαν παραπάνω έχουν όλοι πιέσει σθεναρά για την προώθηση των τσιπ με τα πιο σημαντικά άλματα να ξεκινούν από τη δεκαετία του 2000. Ακολουθεί μια γρήγορη επισκόπηση από το 2013 μέχρι τώρα, τη χρονιά στην οποία βρισκόμαστε αυτή τη στιγμή και τι να περιμένουμε στο εγγύς μέλλον.
Η επάνω σειρά έχει το έτος, με το αντίστοιχο πλάτος πύλης τρανζίστορ να μετράται σε νανόμετρα παρακάτω. Οι κενοί χώροι δεν αντιπροσωπεύουν καμία νέα γενιά για εκείνη τη χρονιά.
Το “*” σημαίνει “αναμενόμενο” καθώς οι πληροφορίες δεν έχουν γίνει ακόμη επίσημες.
Το “*” σημαίνει “αναμενόμενο” καθώς οι πληροφορίες δεν έχουν γίνει ακόμη επίσημες.
Μπορείτε πιθανώς να πείτε μόνοι σας ότι όλα αυτά τα χρόνια, τα νανόμετρα μειώνονται σταθερά κατά το ήμισυ περίπου του μεγέθους της προηγούμενης γενιάς. Με άλλα λόγια, ο αριθμός των τρανζίστορ που περιλαμβάνονται σε ένα τσιπ έχει διπλασιαστεί και μια πιο προσεκτική επιθεώρηση αποκαλύπτει ότι χρειαζόταν σταθερά η βιομηχανία περίπου δύο χρόνια για να πάει στο επόμενο στάδιο.
Νόμος του Μουρ: Ένας παραπλανητικός όρος
Ο σταθερά παρόμοιος χρόνος που χρειάζεται οι κατασκευαστές για να μεταπηδήσουν από τη μια γενιά στην άλλη στην εξέλιξη ενός τσιπ δεν είναι τυχαίο. Στην πραγματικότητα, ο ίδιος ο συνιδρυτής της Intel, Gordon Moore, δήλωσε ήδη από το 1965 ότι κάθε δεκαοκτώ μήνες ο αριθμός των τρανζίστορ μέσα στα τσιπ θα διπλασιάζεται, κάτι που στις μέρες μας είναι γνωστό ως νόμος του Moore.
Αυτή η τάση στην εξέλιξη των chip έχει παραμείνει αληθινή για τόσο καιρό τώρα, που φαίνεται σχεδόν σαν να μιλάμε για έναν φυσικό νόμο, έναν νόμο που δεν αλλάζει ανεξάρτητα από τις περιστάσεις. Όμως η αλήθεια είναι διαφορετική. Ο Μουρ παρουσίασε τις σκέψεις του για το θέμα ως απλή παρατήρηση και όχι ως «νόμο». Στην πραγματικότητα, δεν προέβλεψε ότι η πρόβλεψή του θα συνεχιζόταν περισσότερο από μια δεκαετία.
Δεν είναι παρά εντυπωσιακό το γεγονός ότι η παρατήρηση του Μουρ συνέχισε να ισχύει όλα αυτά τα χρόνια, αλλά υπάρχουν φυσικοί περιορισμοί για το πόσο μπορεί να συνεχιστεί αυτό.
Τα τρανζίστορ ρεύματος είναι κατασκευασμένα από πυρίτιο και ένα άτομο πυριτίου έχει μέγεθος 0,
2 nm
. Με άλλα λόγια, ακόμα κι αν καταφέρουμε να συνεχίσουμε να συρρικνώνουμε τα τρανζίστορ, δεν μπορούμε να τα κάνουμε μικρότερα από αυτό.
Οπτικό βοήθημα για μέτρηση νανομέτρων
Πριν συνεχίσουμε να μιλάμε για το νανόμετρο αυτό και το νανόμετρο εκείνο, είναι πιθανώς καλύτερο να καταλάβουμε πρώτα πόσο μεγάλο είναι στην πραγματικότητα ένα νανόμετρο. Τώρα, όπως είναι δύσκολο για έναν ανθρώπινο εγκέφαλο να κατανοήσει το μέγεθος του σύμπαντος, έτσι είναι να κατανοήσει το μέγεθος ενός νανομέτρου, αλλά τα ακόλουθα παραδείγματα θα πρέπει να βάλουν τα πράγματα σε μια προοπτική (και πιθανότατα θα σας ανατινάξουν το μυαλό).
Πλησιάζουμε στο τέλος της εξέλιξης των chipset;
Επομένως, το φυσικό ερώτημα που πρέπει να αναρωτηθούμε είναι εάν η καινοτομία των τσιπ θα σταματήσει ή εάν υπάρχουν άλλοι τρόποι στους οποίους μπορεί να στραφεί η βιομηχανία τσιπ. Λοιπόν, ευτυχώς, υπάρχει πάντα ένας τρόπος να αναπτυχθείτε και να κάνετε ένα προϊόν καλύτερο. Ακολουθούν μερικές αναλαμπές για το μέλλον των υπολογιστών.
Προηγμένη συσκευασία τσιπ
Η προηγμένη συσκευασία τσιπ αναφέρεται στη στοίβαξη πολλαπλών τσιπ σε γκοφρέτες, η οποία μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη επιπέδων απόδοσης που λέγεται ότι είναι συγκρίσιμα με τα τσιπ που κατασκευάζονται στη διαδικασία των 5 ή ακόμα και στα 3 nm. Αυτή η μέθοδος είναι επίσης λιγότερο δαπανηρή, καθώς δεν απαιτεί την ίδια ποσότητα ακρίβεια και λεπτό εξοπλισμό που είναι απαραίτητος για τη συρρίκνωση των τρανζίστορ.
Δημοφιλείς εταιρείες όπως η Intel και η Nvidia έχουν ήδη εφαρμόσει αυτή τη μέθοδο στα πιο πρόσφατα chipset τους.
Κατασκευή τρανζίστορ από διαφορετικό στοιχείο
Έτσι, όπως έχουμε ήδη διαπιστώσει, τα τρανζίστορ είναι κατασκευασμένα από πυρίτιο. Υπάρχει λόγος που έχουμε τη λεγόμενη Silicon Valley στην Καλιφόρνια. Αλλά όπως είπαμε νωρίτερα, το πυρίτιο μπορεί να μας πάει τόσο μακριά πριν φτάσουμε στα όριά του.
Ένα παράδειγμα είναι το γάλλιο. Τώρα, η ατομική ακτίνα του γαλλίου δεν είναι μικρότερη από αυτή του πυριτίου, επομένως δεν μπορείτε να χωρέσετε περισσότερα τρανζίστορ κατασκευασμένα από αυτό. Το νιτρίδιο του γάλλιου, ωστόσο, παράγει λιγότερη θερμότητα, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερη ψύξη για να διατηρηθούν στη μέγιστη απόδοση.
Αυτό είναι μόνο ένα παράδειγμα όμως. Υπάρχουν άλλα υλικά με τα οποία οι κατασκευαστές μπορούν να πειραματιστούν για να επιτύχουν καλύτερα αποτελέσματα από ένα τσιπ.
Κβαντικοί υπολογιστές
Ένας άλλος δρόμος που μπορούμε να ακολουθήσουμε για να συνεχίσουμε να αυξάνουμε την τεχνολογική μας ιπποδύναμη είναι οι κβαντικοί υπολογιστές. Οι κβαντικοί υπολογιστές έχουν τη δυνατότητα να μας βοηθήσουν να εξερευνήσουμε εντελώς νέες περιοχές, αλλά οι πιθανότητες να τροφοδοτήσουν τα τηλέφωνά μας οποιαδήποτε στιγμή στο μέλλον είναι εξαιρετικά μικρές καθώς απαιτούν ακραία ψύξη (15 millikelvin για την ακρίβεια, που είναι πιο κρύο από το διάστημα). η οποία από μόνη της απαιτεί πολύ περίπλοκα και μεγάλα εξαρτήματα. Άρα, με άλλα λόγια, ο κβαντικός υπολογισμός είναι μια επιλογή, απλώς όχι μια επιλογή που θα επηρέαζε ουσιαστικά την κινητή τεχνολογία. Τουλάχιστον όχι για το άμεσο μέλλον.
VIA:
phonearena.com
