Đưa ánh sáng vào trong chip xử lý máy tính có thể sẽ phá vỡ giới hạn của Định luật Moore, tiến xa 15 năm công nghệ
Cụ thể hơn, ông Gordon Moore cho rằng : “ Số lượng những bóng bán dẫn trong một con chip giải quyết và xử lý sẽ tăng gấp đôi sau 24 tháng ”. Bóng bán dẫn là đơn vị chức năng cơ bản nhất tạo nên một con chip giải quyết và xử lý trong máy tính hoặc smartphone .
“ Số lượng những bóng bán dẫn trong một con chip giải quyết và xử lý sẽ tăng gấp đôi sau 24 tháng ” .Để có thể tăng số lượng bóng bán dẫn trong một con chip, mà không làm tăng kích thước con chip, các nhà nghiên cứu phải tìm cách chế tạo bóng bán dẫn ngày một nhỏ hơn. Đó là lý do vì sao chúng ta có các quy trình sản xuất chip 22 nanomet, 16 nanomet, 14 nanomet, 10 nanomet và sắp tới sẽ là 7 nanomet và có thể là 5 nanomet.
Bạn đang đọc: Đưa ánh sáng vào trong chip xử lý máy tính có thể sẽ phá vỡ giới hạn của Định luật Moore, tiến xa 15 năm công nghệ
Tuy nhiên có một giới hạn không thể phá bỏ
Các nhà nghiên cứu đang gần đạt đến giới hạn của những chiếc bóng bán dẫn, bởi chúng đã có size vô cùng nhỏ. Hãy tưởng tượng một bóng bán dẫn 14 nm, tức là chỉ lớn hơn một phân tử ADN khoảng chừng 14 lần .
Các bóng bán dẫn được sản xuất từ Silicon, kích cỡ của một phân tử Silicon là 0,2 nm. Có nghĩa là bề ngang của một bóng bán dẫn tương tự với khoảng chừng 70 phân tử Silicon. Khi sản xuất những bóng bán dẫn 10 nm hay 7 nm, số lượng này càng thu hẹp lại .
Trong khi đó, những bóng bán dẫn phải bảo vệ số lượng phân tử Silicon nhất định và khó hoàn toàn có thể liên tục thu hẹp hơn nữa. Đó là giới hạn vật lý mà những nhà nghiên cứu đang phải đương đầu và khiến cho Định luật Moore có năng lực không còn đúng nữa .
Tuy nhiên có một giải pháp hoàn toàn có thể phá vỡ giới hạn đó. Thay vì sử dụng những tín hiệu điện – điện tử trải qua những bóng bán dẫn, những nhà nghiên cứu hoàn toàn có thể thay thế sửa chữa bằng ánh sáng. Từ đó, một con chip mới dựa trên sự luân chuyển những hạt photon hoàn toàn có thể giúp vận tốc giải quyết và xử lý và hiệu năng tăng lên một cách đáng kể .
Đưa ánh sáng vào trong một con chip xử lý
Một bóng bán dẫn trong chip xử lý hoạt động dựa trên sự luân chuyển dòng điện, mà cơ bản chính là các hạt electron. Nếu muốn đưa ánh sáng vào trong một con chip, các nhà nghiên cứu sẽ phải thay thế các dòng luân chuyển electron bằng các dòng luân chuyển hạt photon ánh sáng.
Các hạt electron và photon đều hoạt động theo dạng sóng, giao động lên xuống, ngay cả khi chúng vận động và di chuyển tiến thẳng về phía trước. Hiểu một cách đơn thuần là khi đi từ điểm A đến điểm B, những hạt này không đi theo một đường thẳng mà sẽ vòng vèo như thế này .
Điểm độc lạ là những photon có bước sóng 1,3 micromet. Nghĩa là nó rất nhỏ, một sợi tóc con người có đường kính khoảng chừng 100 micromet. Thế nhưng những electron còn có bước sóng nhỏ hơn rất nhiều, chỉ bằng 1 phần 50 đến 1.000 lần so với photon .
Và tất cả chúng ta dẫn đến một Tóm lại, đó là những bóng bán dẫn ánh sáng phải có kích cỡ lớn hơn so với những bóng bán dẫn điện truyền thống lịch sử. Nó đi ngược lại truyền thống lịch sử và tiềm năng của những nhà nghiên cứu, khi nỗ lực tạo ra những bóng bán dẫn càng nhỏ càng tốt .
Thế nhưng bóng bán dẫn ánh sáng vẫn hoàn toàn có thể phá vỡ giới hạn, theo một cách khác. Đó là tăng vận tốc giải quyết và xử lý, thay vì tăng số lượng bóng bán dẫn như định luật Moore nêu ra. Tốc độ ánh sáng là nhanh hơn rất nhiều so với vận tốc chuyền những điện tử .
Chip quang tử sẽ phá vỡ định luật Moore, số bóng bán dẫn không cần tăng thêm, kích cỡ không cần thu nhỏ, nhưng vận tốc và hiệu năng hoàn toàn có thể vượt xa 15 năm công nghệ tiên tiến .Về cơ bản các hạt photon có thể di chuyển nhanh hơn 20 lần so với các electron. Điều đó cũng đồng nghĩa với các con chip ánh sáng sẽ có tốc độ cao hơn 20 lần so với chip xử lý truyền thống, với cùng số lượng bóng bán dẫn.
Nghĩa là tất cả chúng ta hoàn toàn có thể đi trước tới 15 năm so với việc cứ liên tục bám vào định luật Moore như lúc bấy giờ. Những con chip quang tử này không cần quá nhiều bóng bán dẫn, cũng không cần những bóng bán dẫn siêu nhỏ, nhưng vẫn hoàn toàn có thể phá vỡ giới hạn vận tốc và hiệu năng giải quyết và xử lý .
Tuy nhiên những nhà nghiên cứu vẫn chưa ấn định một thời gian mà những con chip quang tử này sẽ được đưa vào sử dụng trong máy tính hoặc smartphone. Họ chỉ chứng minh và khẳng định rằng tương lai đó đang đến rất gần, dựa trên vận tốc tăng trưởng của khoa học công nghệ tiên tiến lúc bấy giờ .
Tham khảo: sciencealert
Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Tử
