Kisebb tranzisztorok helyett újfajta vezetékezéssel csökkentené a chipek méretét a HP
A HP Labs kutatói által a jövő héten megjelenő tanulmány teljesen újszerű megközelítésben mutatja be, miként lehetne a chipek méretét és fogyasztását csökkenteni, a teljesítményüket növelni. A HP szokatlan módon nem a chipeket felépítő tranzisztorokhoz nyúlna, hanem az áramkörök egyes részegységeit összekötő kommunikációs csatornákat cserélné le egy nanoméretű crossbar kapcsolóval.
Tranzisztorok helyett a vezetékeket kicsinyítenék
A félvezetőipari nagyhatalmak a tranzisztorok méretének folyamatos csökkentésével igyekeznek a Moore-törvény által kijelölt úton maradni, vagyis másfél-két évente megkettőzni a lapkákon elhelyezkedő tranzisztorok számát. Ez a feladat azonban egyre bonyolultabb és költségesebb, ahogy a tranzisztorok egyes részei ma már csupán pár atom vastagságúak, amivel lényegében a fizika határait feszegetik. A gyártóknak emellett komoly kompromisszumokat kell kötniük és úgy kell kiegyensúlyozniuk a sebességet és a fogyasztást, hőtermelést, hogy közben a gyártási költségek se szökjenek az egekbe.
"Az emberek a kezüket tördelik Moore törvényének közeledő vége miatt [...], de a legtöbben a tranzisztorok miniatürizálásának nehézségeiről panaszkodnak" -- mondta Stan Williams, a HP Labs tudósa, a Kvantumtudományi kutatócsoport (Quantum Science Research group) igazgatója. "Mi bebizonyítottuk, hogy elméletileg lehetséges a chipek méretét és fogyasztását úgy csökkenteni, a sebességét pedig növelni, hogy a tranzisztorok méretét nem csökkentjük."
Stan Williams úgy véli, a kommunikációs hálózat lecserélésével nem csak a teljesítmény nőhet és a fogyasztás csökkenhet, de még a költségek is leszoríthatók, ugyanis az új megoldás nem igényel új félvezetőipari gyártástechnológiát, alkalmazható a már bevált CMOS eljárásokon is. A HP Labs egyelőre csak modelleken és szimulációval tesztelte az elgondolást, de a kutatók állítása szerint nincsenek messze egy valódi, működő lapka elkészítésétől sem. Ez legkorábban az év végére várható, a technológia pedig a következő évtizedben kezdhet elterjedni kereskedelmi termékekben, amennyiben beváltja a hozzá fűzött reményeket.
Akár tízszer kisebb chipek
A HP Labs szerint a technológiának elsősorban az FPGA-k (field programmable gate array, programozható logikai áramkör) gyártásánál lehet nagy haszna, a szimulációk szerint egy 45 nanométeres csíkszélességű FPGA a crossbar switch-csel mindössze 4 százalékát foglalná el egy hagyományos, 45 nanométeres FPGA-nak. Az FPGA-k azért remek terepei a próbálkozásnak, mert területük túlnyomó többségét -- akár 80-90 százalékát -- a részegységeket összekapcsoló vezetékezés foglalja el.
Maga a crossbar switch vékony alumínium vagy rézvezetékekből állhat. Bár a HP is elismeri, hogy a rendkívül vékony vezetékek miatt a crossbar struktúra igen érzékeny a gyártástechnológiai megingásokra, az alapanyag hibájára, ugyanakkor a szerkezete lehetővé teszi hogy még akkor is működjön, ha egy része sérült, ilyenkor ezt a területet egyszerűen ki kell iktatni. A HP kutatói szerint "nagy durranásnak" számító félvezetőipari áttörésről a brit Nanotechnology című lapban lehet részletesen olvasni.