body-bg

Stevsky.ru Технологии Мобильные процессоры Будущее развитие технологий процессоров, техпроцесс 1нм и мультиполигональные гетероструктуры

Будущее развитие технологий процессоров, техпроцесс 1нм и мультиполигональные гетероструктуры

tranzistors-mПредел техпроцесса при производстве микросхем

По заверениям учёных, размер транзисторов, использующихся в процессорах, имеет физический предел. На данный момент достигнут уровень 10нм для одного транзистора и началась разработка техпроцесса 7нм на заводах TSMC. Следующий шаг - 5нм, затем 3нм. Где-то в этой области уже наступает квантовая неопределённость и управление микросхемами этого уровня точности современными методами программирования будет затруднено: компьютеры начнут выдавать недостоверные результаты. Последний физический предел, который теоретически можно взять - 1нм. Дальше идёт уже атомарный уровень и просто невозможно создать единицу машинной логики из нескольких атомов. 

Зачем нужна такая высокая производительность и сколько лет ещё осталось?

 

Аппетит приходит во время еды и человечество привыкло жить в условиях постоянно повышающихся мощностей вычислительной техники, попутного снижения энергопотребления устройств и снижения их стоимости. Мы буквально подсели на это: вся современная экономика завязана на этот прогресс и закладывает в свои планы постоянное повышение планки. Стоит технологиям остановиться в росте или даже немного замедлить его, и весь мир ждёт глубочайший кризис, потому что он на это уже не рассчитывает! Остановятся многие космические и военные программы, мигом повысятся затраты на все производства и сократятся инвестиции в высокие технологии, ведь логика проста: нет будущего у технологии - нет возврата капитала на инвестиции.

Пока что ещё есть время. Достижение техпроцесса 7нм планируется в 2018 году (Samsung, TSMC, Intel), выход потребительского рынка на 5нм проектные нормы - в 2020 году, покорение порога 3нм - в 2022 году. Есть планы по разработке 2нм техпроцесса и кто-то уже подумывает об 1нм. Но дальше тупик. В 2030 году точно. Что же будет предпринимать эта гигантская отрасль, придя к своему победному финалу? 

Мультиполигональные гетероструктуры

Новейшие современные техпроцессы используют технологию производства транзисторов FinFET, которую пафосно именуют 3D-структурой, так как расположение транзисторов на схеме производится не планарно, а в объёме, в несколько слоёв, которые связаны друг с другом в вертикальном направлении. Переход к структуре FinFET ознаменовался заметным повышением плотности упаковки элементов и улучшением алгоритмов ветвления решений: если объяснить грубо, то вместо постепенного перебора значений система получила возможность сразу находить наиболее близкие варианты ответов.

Судя по удачно складывающейся практике, дальнейшее повышение количества соединений между элементами не за горами и рано или поздно структура действительно станет трёхмерной, представляя собой мультиполигональный объект, в котором каждый элемент граничит не с двумя (планарное размещение транзисторов), не с четырьмя/шестью, а с десятком других элементов. Возможно, структура элементов также изменится в связи с этим и передача сигнала будет происходить не в одном направлении, а сразу в нескольких.

Не нужны более тонкие техпроцессы, особенно когда их реализация противоречит законам физики, но нужны более умные техпроцессы, способные лучше адаптироваться под вычислительные нагрузки в реальном мире уже на уровне структуры. 

poligonal

Поэтому процессоры также должны стать и гетероструктурными. Постараюсь пояснить, что это значит:

  • сейчас обычный мобильный процессор включает в себя пять основных элементов - CPU, GPU, RAM, ISP, DSP. 
  • CPU отвечает за вычисления с плавающей запятой
  • GPU занимается графикой
  • RAM хранит в краткосрочной памяти данные
  • ISP обрабатывает фотки на лету
  • DSP контролирует многочисленные датчики и сенсоры

Модем и встроенная память пока находятся на плате отдельно, но в ближайшем будущем могут также переехать внутрь процессора, что ускорит их работу и удешевит производство. Такую структуру можно условно назвать псевдогетерогенной, так как наличие отдельных элементов даёт лишь видимость гетерогенности. По факту они все по отдельности и каждый отвечает за свою часть задачи. Я же говорю о полной гетерогенности, когда внутри процессора всё будет перемешано: элементы всех сопроцессоров будут вписаны внутрь вычислительных ядер таким образом, что отделить их на плате будет просто невозможно. Добавится ещё парочка специализированных узлов и они также уместятся внутри чипа, а для контроля всех процессов потребуется некая сетка сверху, объединяющая все элементы на верхнем уровне. Ничего не напоминает по строению?

Heterostructures

Процессоры и структура головного мозга

Да, описанные мной новшества в микропроцессорах напоминают структуру головного мозга человека: внутри его полушарий имеются отделы с разной специализацией. Какая-то часть мозга отвечает за когнитивные функции, какая-то - за математические вычисления, где-то интерпретируются сигналы о боли и, например, голоде, где-то хранятся воспоминания, а всё это сверху контролируется тончайшей сетью нейронов коры головного мозга. У нас в руках идеальный прототип - природный микропроцессор невиданной мощи с идеально развитой структурой. Нам нужно лишь внимательно исследовать особенности его работы и постараться скопировать максимально детально. Соблюдение архитектурных правил нашего мозга позволит создать наиболее человекоподобный машинный интеллект, который будет воспринимать и интерпретировать информацию также, как это сделал бы человеческий мозг. Только быстрее и эффективнее, без потерь и дефектов восприятия. Компьютер должен стать не просто как человек, он должен стать как суперчеловек! И поздно этого пугаться и просить приостановить махину прогресса: это направление развития уже не остановить и нужно привыкать жить в мире мыслящих машин, чтобы не стать вдруг его изгоем. Буквально десяток лет и всё уже случится.

mozg

Непрерывная логика взамен дискретной

Ещё один важный шаг, который должна сделать компьютерная техника вместе со всем человечеством в целом - это переход от дискретной логике к непрерывной. До сих пор и ещё сколько то лет в будущем мы воспринимали и будем воспринимать всё окружающее дискретно: один человек, один компьютер, одно слово, один метр, одна секунда. При том, что сознание наше способно мыслить непрерывно и делает это постоянно, просто у нас нет инструментов для определения этой непрерывности, нам нужно обязательно отделить одно от другого - метры от километров, человека от общества, слово от мысли, а секунду от вечности. Возможно, самообучающиеся машины смогут сделать это быстрее и перейти на совершенно иной уровень мировосприятия, не детерминирующий ни предметы, ни события, ни само время. Фундамент непрерывной логики уже есть, и машины умеют оперировать этими понятиями уже сейчас: вместо конкретного поискового запроса - семантический вектор из ключевых слов, вместо конкретного человека - статистическая выборка даже без определённого числа персон, просто векторы. Подобное мышление будет способствовать гораздо более глубокому изучению окружающего мира и открытию новых фундаментальных законов бытия. Если мы за сотни лет неуёмного технического прогресса не смогли открыть их для себя, возможно это сможет сделать искусственный интеллект, построенный без этой нерушимой стенки в мозгу, заставляющей нас считать секунды, нежели чем наслаждаться вечностью...

Строение головного мозга видео

 



Похожие материалы:
Новые материалы по этой тематике:
Старые материалы по этой тематике:

 

Цитата дня

Интуиция - это род интеллектуальной симпатии, путём которого переносятся внутрь предмета, чтобы слиться с тем, что есть в нём единственного и следовательно, невыразимого.
А. Бергсон

Разделы:

Всё о мобильных процессорах

Вопросы-ответы по смартфонам

Обзоры и сравнения

Самый стильный китайский смартфон 2017
Топ 5 противоударных смартфонов 2017

Календарь выхода смартфонов 2017

Лучшие камерофоны 2017
Лучшие китайские смартфоны 2017

Актуальные модели смартфонов:

Apple

iPhone 8
- три версии iPhone 8
iPhone 7 и 7 plus
Производительность
- Камеры
Сравнение с флагманами 2016

iPad 2017

Samsung

Все Самсунги 2016

Galaxy Note 8
Galaxy S8
. S8 Edge
Galaxy S7, S7 Edge
Galaxy S6 Mini, S7 Mini

Все Galaxy A 2017
Galaxy A7 и A7 Pro 2017
Galaxy A5 2017

Galaxy Xcover 4

Все Galaxy C 2017
Galaxy C9, C9 Pro
Galaxy C7, C7 Pro
Galaxy C5

Galaxy J7 2017
Galaxy J3 Emerge

Galaxy J2 Ace
Galaxy J5 2017
Galaxy J1 2017

Sony

Xperia XA1 и XA1 Ultra
+ сравнение с XA и XA Ultra
Xperia XZS и XZ Premium

Xperia XZ

Xperia X Compact

LG

Все LG 2016
Все LG K серия 2017

LG G6
LG G5 SE
LG G5

LG Stylus 3

HTC

HTC One X10
HTC U Ultra, U Play

HTC 11

Huawei

Huawei Mate 9 Lite
Huawei Mate 9

Huawei P10 Lite
Huawei P10
Сравнение P10 с P9 и P10 Plus с P9 Plus
Huawei P8 Lite 2017

Huawei GR5 2017
Huawei Enjoy 6
 / 6S

Honor V9 (8 Pro)
Honor Magic

Honor 6X

Honor Note 8

ZTE

Nubia M2, M2 Lite и N2
Nubia Z17 Mini

Nubia N1 Lite

Nubia Prague S2

Nubia Z11 Mini S

Axon 8

Все ZTE Blade 2016

Blade V8 Mini и V8 Lite
Blade V8 и V8 Pro

Meizu

Все Meizu 2017
Все Meizu 2016

Meizu Pro 7
Meizu Pro 6 Plus
Meizu Pro 6S

Meizu M5S
Meizu M5
Meizu M5 Note
Meizu U10 и U20

Xiaomi

Xiaomi история всех смартфонов
Все Xiaomi 2016

Xiaomi Mi Mix 2
Xiaomi Mi Max 2

Xiaomi Mi Mix

Xiaomi Mi Max

Xiaomi Mi Note 2

Xiaomi Mi6 Plus
Xiaomi Mi6C

Xiaomi Mi6
Xiaomi Mi5C
+ сравнение с Mi5 и Mi5S
Xiaomi Mi5S Plus
Xiaomi Mi5S
Xiaomi Mi5

Redmi Note 4 Pro
Redmi Note 4X

Redmi Note 4

Redmi Note 3 Pro

Redmi 4X
+ сравнение с Redmi 4 Pro
Redmi 5

Redmi Pro 2

Redmi Pro Mini

Redmi Pro
Redmi 4A
Redmi 4

Mi Pad 3 и Mi Pad 3 Pro

LeEco

Все LeEco 2016

LeEco Le 2S
LeEco X10

LeEco Le Pro 3

ASUS

Zenfone Live
Zenfone 3 Go

Zenfone 4
Zenfone AR
Все ASUS Zenfone 3

Lenovo, Moto, ZUK

Lenovo P2

Moto G5 и G5 Plus
Motorola RAZR V3

OnePlus

OnePlus 5

Elephone

Все Elephone 2017

Elephone S7
Elephone Play X

Elephone S8

Doogee, Homtom

Все HomTom 2017
Homtom HT27

Doogee Shoot 1

Nokia

Nokia 3310 (2017)
Nokia 8
Nokia 7
Nokia 6
Nokia 5 и Nokia 3
Nokia N95
Nokia P1

Другие марки:

МТС Smart Surf 2 и Smart Turbo
Все BQ 2017

BQ Jumbo

Ulefone Gemini Pro и Power 2

Neffos X1

UMIDIGI Z Pro

Смартфоны Leagoo

Смартфоны AGM

Blackview BV8000 Pro и BV9000 Pro

Все Texet серии X

Все Prestigio 2017

Ещё...


Последние новости

Популярное

Google+