Два производителя представили новый чип с низким энергопотреблением.
Этот чип может продлить срок службы батарей смартфонов на неделю. Для этого разработчики создали новый процесс проектирования полупроводников на основе вертикальной архитектуры. Благодаря ей энергопотребление снижается на 85% по сравнению с традиционной архитектурой.
Рост спроса на производительность и энергоэффективность электронных компонентов подталкивает развитие технологий. В этом направлении IBM недавно представила новый производственный процесс для полупроводников с листами размером 2 нанометра, который может повысить производительность до 45% или снизить энергопотребление на 75% по сравнению с самыми передовыми чипами размером 7 нанометра. Размер 2 нм и 7 нм указывает на размер нанесенного травления.
«Новинки от IBM, запечатленные в данном 2-нанометровом чипе, играют важную роль для всей индустрии микросхем и вычислений. — сказал тогда Дарио Гил, старший вице-президент и директор IBM Research. Новая технология позволяет разместить до 50 миллиардов транзисторов на чипе размером с ноготь, утверждает производитель. Эти 2-нм чипы могут увеличить срок службы батарей телефонов в четыре раза, увеличив интервал между каждой подзарядкой примерно на четыре дня, и значительно ускорить работу ноутбуков.
Компания IBM совместно с Samsung Electronics продвинулась в инновациях: разработчики создали новую архитектуру полевых транзисторов, получившую название VTFET, способную революционизировать вычислительную технику на многие годы.
Полупроводниковые приборы, называемые транзисторами, применяются во многих электронных схемах. Число транзисторов на микросхеме определяет её вычислительную мощь: чем больше транзисторов, тем выше производительность. Количество транзисторов на микропроцессорном чипе увеличивается вдвое примерно каждые два года. Транзисторы становятся всё меньше из-за тонкой обработки поверхности, но обработка не может быть бесконечно тонкой. При достижении уровня в 2 нм мы опасно приближаемся к пределам, заданным доступным пространством.
Новая технология, предложенная IBM и Samsung, проявляется именно здесь. В отличие от полевых транзисторов с ребрами (FinFET), являющихся текущим стандартом и располагающихся плоско на поверхности чипа, VTFET расположены вертикально. Это позволяет разместить большее их количество на эквивалентной поверхности. В FinFET электрический поток проходит от одной стороны транзистора к другой, в то время как в VTFET он проходит снизу вверх.
Такой подход позволяет добавлять больше транзисторов, отодвигая предел закона Мура, и увеличивает площадь контакта между каждым транзистором, что улучшает прохождение тока и снижает потери энергии. По данным IBM, VTFET могут удвоить производительность существующих технологий или снизить их энергопотребление на 85%.
Применение этого устройства можно использовать во многих сферах. Благодаря VTFET аккумуляторы смартфонов могут работать больше недели без подзарядки. Энергоемкие процессы, например майнинг криптовалюты и шифрование данных, тоже могут потреблять меньше энергии — это хорошая новость, если учесть, что майнинг биткоина в Китае может расходовать почти 300 ТВт/ч энергии в год и генерировать более 130 миллионов метрических тонн CO2.
Сектор Интернета вещей может воспользоваться этими уникальными свойствами: IBM называет океанические маяки, космические аппараты и автономное транспортное средство, что повысит их автономность и эффективность. Сегодняшнее сообщение о новой технологии бросает вызов традициям и заставляет пересмотреть наши подходы к развитию общества. Новые разработки направлены на улучшение жизни людей, оптимизацию бизнеса и снижение негативного воздействия на окружающую среду. — заявил доктор Мукеш Кхаре, вице-президент IBM Research.
В эпоху беспрецедентного дефицита полупроводников это объявление приобретает особую актуальность. Полупроводники стали неотъемлемой частью современного мира: от смартфонов и компьютеров до игровых приставок, бытовой техники, автомобилей и солнечных батарей – практически во всех устройствах, где присутствует электроника. Производство полупроводников из кремния и германия — длительный и сложный процесс, недостаточно гибкий для реагирования на изменения спроса.
Кризис здравоохранения спровоцировал резкий рост спроса на продукцию, производство которой ограничено закрытиями и блокировками. В результате образовался дефицит, который может сохраняться до конца 2022 года. Apple вынуждена снизить показатели производства iPhone 13. 75% мировых мощностей по производству полупроводников сосредоточены в Китае и Восточной Азии, а 100% самых современных (<10 нм) находятся на Тайване (92%) и в Южной Корее (8%).