Moorov zákon žije. Prelomový objav môže neuveriteľne zrýchliť počítačové procesory

Posunie tento objav počítačové procesory na novú úroveň?

Moorov zákon hovorí, že výkon integrovaných obvodov (počet tranzistorov v procesoroch, hustota tranzistorov v čipoch; tieto tri veci sú prakticky zhodné) sa zdvojnásobuje približne každé dva roky. Pravidlo platí už od roku 1975. V posledných rokoch sa však v komunite počítačových entuziastov začal šíriť názor, že do pár rokov Moorov zákon zomrie, keďže procesory sú čoraz ťažšie na výrobu.

Veľkosť tranzistorov sa blíži veľkosti atómov. No a fyziku jednoducho neoklamete. Ako však dokázal tím európskych výskumníkov, fyziku môžete využiť na to, aby ste isté pravidlá obišli.

Počítačové procesory sú zložené z miliárd tranzistorov, medzi ktorými neuveriteľnou rýchlosťou prúdi elektrický prúd – elektróny. Tie sa však na kvantovej úrovni, ktorú dosahujú moderné čipy, správajú nepredvídateľne a spôsobujú prehrievanie kremíkového procesoru. Jedným z riešení by mohla byť výmena elektrónov za fotóny, teda čipy, ktoré by miesto elektriny fungovali na báze svetla.

Podobné riešenie vedci predstavili, keď konvenčné telekomunikačné káble z kovov vymenili za optické vlákna – tenké plastové rúrky, cez ktoré sa informácie posielajú prostredníctvom fotónov.

Svietiaci kremík

Nad podobným riešením sa polemizovalo už dávnejšie, no barikádu pred posunom predstavoval fakt, že kremík veľmi neefektívne vstrebáva a vyžaruje svetlo.

Tím výskumníkov vedený Erikom Bakkersom však tento problém obišiel. Vo vedeckej publikácii fyzik uviedol spôsob, akým sa im v laboratórnom prostredí podarilo vytvoriť špeciálnu zliatinu kremíku, z ktorej následne vyrobili nano káble, ktoré dokážu vyžarovať svetlo.

Bakkers hovorí, že teraz pracujú na zostrojení miniatúrneho kremíkového laseru, ktorý by mohol byť zabudovaný do procesorov nového druhu. Takéto fotonické čipy by mohli nahradiť časti konvenčných procesorov. Miesto elektrónov by v nich prúdili fotóny, ktoré by riešili problém prehrievania. Popri tom by dovolili rýchlejší prenos dát a ešte menšiu spotrebu energie.

„V budúcnosti to môže dovoliť výrobu mikročipov, ktoré kombinujú optické a elektronické integrované obvody,“
povedal rešpektovaný fyzik Pascal Del’Haye, ktorý nebol zapojený vo výskume.

Čo bude ďalej?

Bakkers povedal, že po výrobe miniatúrneho laseru príde na rad otázka, ako fotonické mikročipy zakomponujú do elektrických procesorov. „Bolo by to už celkom seriózne, ale je to aj komplikované. Hľadáme spôsoby, ako to spraviť,“ povedal.

Holandský vedec si aj napriek vzrušujúcemu objavu nemyslí, že počítačové čipy budúcnosti budú plne optické. Realistické využitie podľa neho spočíva v integrovaní nového druhu obvodov medzi veľké zoskupenia čipov. Ľudskou rečou napríklad medzi CPUčkom a RAMkou alebo medzi rôznymi časťami procesoru.

„Tento pokus možno reprezentuje začiatok éry elektro-fotonických systémov o veľkosti mikročipov s potenciálom transformovania systémových architektúr, čo dovolí výkonnejšie počítače, a to od sieťovej infraštruktúry až po data centrá a superpočítače,“
povedali výskumníci vo svojej publikácii.

Zdroj: wired.com, gizmodo.com