|  | 16 декабря 2015 | Информационные технологии

Чипы-небоскребы позволят увеличить вычислительную мощность компьютеров в тысячу раз

Организация N3XT-чипа


Современные компьютеры по своей структуре весьма напоминают структуру небольших городов и пригородных зон. Офисы, жилые здания и другие элементы инфраструктуры разбросаны по большой площади и связаны между собой достаточно длинными дорогами, на которых очень часто возникают пробки и заторы. Однако, группа инженеров из Стэнфордского университета, объединившись с исследователями из некоторых других университетов, разработала новую архитектуру компьютерных чипов, получившую название Nano-Engineered Computing Systems Technology (N3XT). Чипы этой архитектуры напоминают по своему строению высотные здания-небоскребы, на каждом из этажей которых расположен отдельный функциональный блок этого чипа. А миллионы крошечных "лифтов", связывающих "этажи" чипов, позволяют передавать данные с очень высокой скоростью, что в теории может обеспечить увеличение вычислительной мощности в тысячу раз по сравнению с производительностью традиционных вычислительных систем.

"Мы собрали группу ведущих специалистов в области передовых информационных технологий и создали платформу, возможности которой способны удовлетворить требования к вычислительной мощности будущих вычислительных систем" - рассказывает Сабхэзиш Митра (Subhasish Mitra), профессор из Стэнфордского университета, - "Слои или "этажи" наших чипов содержат элементы процессоров, памяти и других компонентов, формирующих законченную вычислительную систему. Эти слои связаны друг с другом миллионами крошечных сквозных отверстий, через которые данные перемещаются очень быстро и с минимальными затратами энергии".

Следует отметить, что эта идея весьма не нова и в прошлом инженеры уже пытались создавать чипы-небоскребы из кремния. Однако, в данном процессе используются весьма высокие температуры, порядка 1000 градусов Цельсия ( 1800 градусов Фаренгейта), и это приводило к разрушению предыдущих слоев чипа при попытке выращивания очередного слоя. Кроме этого, чипы с "высотной" структурой могут быть изготовлены путем выращивания отдельных "этажей", складывания их вместе и соединения их тысячами нанопроводников. Однако такой подход крайне сложен с точки зрения используемых технологий, он требует большого расхода энергии и на магистралях таких чипов также могут возникать электронные "пробки".

Структура N3XT-чипа


Из-за всего вышеперечисленного, чтобы реализовать свою идею на практике, исследователям пришлось отказаться от использования традиционного кремния в пользу наноматериалов. Опытные образцы N3XT-чипов, имеющие всего по четыре слоя, были представлены стэнфордскими исследователями на Международной конференции по электронным приборам в декабре 2014 года. Два слоя этого чипа занимал процессор с некоторыми дополнительными элементами, основой которого являлись транзисторы на углеродных нанотрубках. А ниже и выше слоев процессора находились слои памяти.

"Чипы N3XT в действительности являются чем-то большим, нежели простой суммой их отдельных компонентов" - рассказывает профессор Кунле Олукотун (Kunle Olukotun), - "В современном мире существуют огромные объемы данных, требующих быстрой и эффективной обработки. Естественно, для этого требуются действительно большие вычислительные мощности и N3XT-чипы могут стать той "рабочей лошадкой", которая обеспечит эти вычислительные мощности".

Кроме всего прочего, архитектура N3XT-чипов позволит достаточно просто решить проблему охлаждения, для этого достаточно всего ввести в чип несколько слоев материала, обладающего высокой теплопроводностью. И, с учетом низкого количества потребляемой чипом энергии, эти слои успешно справятся с задачей отведения не такого уж большого количества выделяющегося тепла.

А в настоящее время исследователи из Стэнфорда работают в направлении адаптации N3XT-технологии для ее применения в чипах резистивной памяти RRAM и в других технологиях хранения и обработки данных.




Ключевые слова:
Чип, Процессор, Память, Этаж, Слой, Переходные, Отверстия, Передача, Данные, Скорость, Энергия, Эффективность, N3XT

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новая архитектура 3D-чипов позволяет устранить узкое место интерфейса проце ...
  • Новая 5-нм технология компании IBM позволит упаковать 30 миллиардов транзис ...
  • Компания IBM представила первый интегрированный кремний-фотонный чип
  • Резистивная память компании Crossbar - терабайты объема и скорость, в 20 ра ...
  • IBM и 3M разрабатывают полупроводниковый клей, с помощью которого будут про ...




  • 16 декабря 2015 08:25
    #1 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 488
    А не возникнет ли проблем с отводом тепла от такого бутерброда?
        
    16 декабря 2015 08:37
    #2 Написал: Gegebyte

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Сколько времени нужно, чтобы отработал нанотруботранзистор? Да только не один, а 50м для сравнения и записи результата в многобитный регистр чудоархитектуры x86? Думается мне, что квантовые наручные смарт 3D проекторы появятся у каждого жителя Зимбабве прежде, чем построится аналог по производительности того же i3.
    Но наука не всегда преследует конкретную цель. Полёт мысли у ребят достойный. И на опытный образец раскошелились. Молодцы.
        
    16 декабря 2015 08:45
    #3 Написал: Ян Дененберг

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: bundzmm
    А не возникнет ли проблем с отводом тепла от такого бутерброда?

    Прочтите предпоследний абзац, там как раз ответ на Ваш вопрос smile
        
    16 декабря 2015 09:38
    #4 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 488
    Цитата: Ян Дененберг
    Прочтите предпоследний абзац, там как раз ответ на Ваш вопрос

    Виноват) Невнимательно читал.
        
    16 декабря 2015 10:11
    #5 Написал: Deverot

    Публикаций: 0
    Комментариев: 55
    bundzmm,
    Да в любом случае выделяемого тепла будет больше, и даже если оно будет эффективно выводиться, охлаждать все равно нужно(ну и выводить из корпуса).

    То что в статье пишут "не такого уж большого количества выделяющегося тепла" не значит что его столько же сколько у среднего процессора. Просто выделяемое тепло не умножается на количество слоев (при той же операции), но его все равно больше при 100% нагрузке, ну и естественно стандартный вентиляторчик не справиться.

    А ведь стоит еще учитывать максимальную температуру процессора при нагрузке, ведь если материал привередливый(например деформируется при 100 градусов по Цельсию), то к охлаждению появятся более высокие требования!
        
    16 декабря 2015 12:31
    #6 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3811
    Цитата: Deverot
    в любом случае выделяемого тепла будет больше

    C чего Вы так вдруг решили? Вроде здесь планируется использовать транзисторы на углеродных нанотрубках, у которых электропроводность во много раз выше электропроводности кремния. Следовательно, сопротивление открытого канала меньше и меньше количество выделяющегося тепла.


    --------------------
        
    16 декабря 2015 18:59
    #7 Написал: Strilec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: FomaNeverujuwij
    Следовательно, сопротивление открытого канала меньше и меньше количество выделяющегося тепла.


    Ну, коли вже точніше, то у кремнію головне тепло виділяється не на відкритому переході, а в моменти переходу з відкритого до закритого і навпаки. А як це у нанотруботранзисторів?
        
    17 декабря 2015 01:14
    #8 Написал: Nikalen

    Публикаций: 0
    Комментариев: 69
    Очень важный прорыв в науке! Возможно скоро все компьютеры станут ещё на порядок лучше а это открывает массу новых возможностей.


    --------------------
        
    17 декабря 2015 05:05
    #9 Написал: Gegebyte

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Nikalen,
    Да-да. Вот сейчас интел или ещё кто все бросят и выдадут на рынок флагман, который на три порядка производительнее.
    Это я вообще к чему, Вы считаете, что суперкомпьютеры и обычная домашка идёт так сказать на острие науки? А почему бы не на острие рынка, снимая сливки сверхприбыли мелкими шажками.
    Бизнес не только толкает прогресс, он ещё его и тормозит как ни жаль. Вы заплатите за каждую сотню менагерц, за каждый маркетинговый ход, и ещё много за что.

    Резолюция: нескоро все компьютеры станут...
        
    22 декабря 2015 00:46
    #10 Написал: aspiring

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Gegebyte,
    Сейчас не получается складывать новые технологии в долгий ящик. Если ты не придумал и не сделал ничего нового, то это сделают за тебя твои конкуренты. Поэтому все достаточно жестко.

    Если инфа о том, что можно увеличить производительность в 10 раз правда, то это значит, что компьютеры и роботы станут еще быстрее и "умней". Скайнет ждет :)
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.