Firma IBM připravuje novou počítačovou revoluci

Počítačové obvody a čipy pak budou jednak stále menší a jemnější, avšak není ani vyloučeno, že budou pracovat na jiné materiální či fyzikální bázi. Firma IBM v tomto směru mluví nejčastěji o tranzistorech či přepínačích vyrobených z uhlíkových nanotrubiček či grafenu, o spintronických pamětech nebo o křemíkové fotonice - tedy o světelných počítačích. Vyloučena není ani cesta směrem ke kvantovým počítačům nebo k tzv. neurosynaptickým počítačům, které si berou za vzor fungování neuronů v lidském mozku. Firma IBM svým záměrem změnit technologii projevuje snahu prodloužit platnost tzv. Moorova zákona i po roce 2020. Může se totiž stát, že dosavadní převážně křemíkově-elektronická (a polovodičová) počítačová technologie toho již brzy nebude schopna.

Narazí totiž na své fyzikální limity na úrovni jednotlivých atomů, které znemožní další miniaturizaci či zrychlování obvodů. V příštím roce firma Intel uvede na trh procesory Broadwell, v nichž má jeden tranzistor rozměr pouhých 14 nanometrů. Zdá se však, že pod hranici 5 nebo již 7 nanometrů nebude možno, co se týče detailů křemíkové elektroniky, jít. Při takovém stupni miniaturizace se už budou uplatňovat efekty kvantové mechaniky a nebude již také možno garantovat spolehlivou funkčnost dotyčných součástek. A tato hranice bude dosažena právě někdy kolem roku 2020.

Moorův zákon v doslovné podobě zní, že počet tranzistorů na jednotce plochy nově vyrobeného elektronického čipu se každých 12 až 18 měsíců zdvojnásobuje. V přeneseném smyslu můžeme říct, že to také znamená, že se hlavní výkonnostní parametry počítačů každých několik let zdvojnásobují. Tento princip definoval a publikoval již roku 1965 spoluzakladatel firmy Intel Gordon Moore. Nejde však o fyzikální zákon, spíše jen o předpověď vývoje integrovaných obvodů. Tato předpověď v různě modifikované podobě platí v podstatě dodnes, tedy již skoro 50 let, přestože v posledních letech se vývoj výkonosti počítačů citelně zpomaluje.

Firma IBM vyzkoušela nové integrované obvody, v jejichž rámci pracuje 10 tisíc tranzistorů na bázi uhlíkových nanotrubiček, umístěných na křemíkovém substrátu|foto: IBM

V současné době již firma IBM vyzkoušela nové integrované obvody, v jejichž rámci pracuje 10 tisíc tranzistorů na bázi uhlíkových nanotrubiček, umístěných na křemíkovém substrátu. V roce 2020 by už chtěla mít firma připraveny k výrobě komerční procesorové čipy na této bázi, ve kterých bude šest uhlíkových nanotrubiček o délce 30 nanometrů a šířce 1.4 nanometru tvořit jeden tranzistor. Mezi nanotrubičkami budou mezery o šířce 8 nanometrů. Rychlost tohoto procesoru bude asi 6x vyšší než u současného křemíkového procesoru o podobných rozměrech.

Samozřejmě mezi hlavní problémy výroby nových součástek patří jednak dodržení vysoké přesnosti a kvality materiálu v rámci takto malých rozměrů a také možnost využít co nejvíce dnešních výrobních technologií i při produkci výrobků nové “uhlíkové” epochy. Pokud by se totiž veškeré výrobní postupy, a tedy i výrobní infrastruktura musely měnit, přechod na novou technologii by byl neúnosně drahý.
Firma IBM zatím neoznámila, kterou konkrétní cestu k nové generaci procesorů, pamětí a počítačů zvolila. Ani zatím nevíme, jestli se jí v tomto směru již podařil nějaký průlom nebo jestli kýžená revoluce “propukne” skutečně již v roce 2020. Můžeme si však být jisti, že její odborníci budou na přípravě nové počítačové revoluce pracovat velmi intenzivně.

Zdroje: IBM, Popular Science 1, Popular Science 2, Phys.Org 1, Phys.Org 2, IEEE Spectrum, Wired, Kurzweil AI, PC Gamer 1, PC Gamer 2, ExtremeTech, MIT Technology Review