Разделы

Техника

Прорыв в разработке процессоров. IBM и Samsung готовы преодолеть барьер 1 нм и сделать новые чипы супермощными и энергоэффективными

Samsung и IBM создали технологию вертикального расположения транзисторов VTFET, способную резко увеличить производительность и энергоэффективность будущих процессоров, а также вывести их за пределы 1 нм. По сравнению с современными чипами FinFET потребление энергии чипами VTFET ниже на 85%, а производительность выше вдвое.

Светлое будущее микросхем

Компания IBM совместно с Samsung разработала технологию вертикального размещения транзисторов в кристаллах кремния, при помощи которой основанные на ней процессоры смогут стать гораздо более производительными. Как пишет портал Engadget, в теории она может позволить преодолеть барьер в 1 нм и сделать компоновку будущих микросхем еще более плотной.

Совместное детище Samsung и IBM носит название Vertical Transport Field Effect Transistors (VTFET), его премьера прошла на Международной конференции электронных компонентов (IEDM). Актуальные технологии подразумевают горизонтальное размещение транзисторов, в то время как VTFET допускает их вертикальное расположение. По задумке разработчиков, ток тоже будет проходить вертикально.

Эксперты IBM и Samsung считают, что использование VTFET при разработке и производстве процессоров позволит решить как минимум две фундаментальные проблемы современной микроэлектроники. В первую очередь оно может позволить преодолеть барьер в 1 нм. Помимо этого, что намного более важно с потребительской точки зрения, VTFET, в теории, позволит нарастить производительность будущих CPU.

cou600.jpg
Разработка Samsung и IBM способна навсегда изменить принципы создания и производства процессоров

В качестве еще одного преимущества VTFET разработчики называют возможность радикального снижения потребления процессорами электроэнергии. Но данная технология не позволяет одновременно и повысить производительность, и улучшить энергопотребление. Разработчикам CPU каждый раз придется сделать выбор в пользу одной из этих возможностей.

Перспективы VTFET

IBM и Samsung сравнили VTFET с технологией FinFET. Ее использует, в частности, компания Intel при производстве своих 10-нанометровых процессоров.

По оценке разработчиков, разница между FinFET-процессорами и их аналогами на VTFET будет колоссальной, и совершенно точно не в пользу первых. Прогнозы таковы, что переход на новую технологию позволит чуть ли не удвоить производительность.

Подобные возможности VTFET будут актуальны в первую очередь для настольных процессоров, поскольку автономность системным блокам, подключенным к розетке, не нужна. Другая особенность VTFET, позволяющая радикально снизить расход энергии, наоборот, будет интересная производителям мобильных чипов.

По части энергопотребления процессоры VTFET, уверяют создатели, лучше аналогов на FinFET на 85%. В теории, VTFET может увеличить время работы смартфона на одном заряде вплоть до семи дней.

IBM и Samsung, рекламируя свое новое изобретение, не смогли пройти двух модных тем – майнинга и экологии. Со слов создателей VTFET, данная технология позволяет сделать целый ряд энергоемких задач, включая добычу криптовалюты, гораздо менее вредными для окружающей среды.

Этого получится достичь именно за счет повышенной энергоэффективности процессоров с вертикально расположенными транзисторами. К слову, вопрос опасности, которую представляет майнинг для окружающей среды, действительно актуален. Еще в 2018 г. CNews писал, что он создает огромные нагрузки на энергосети и потребляет больше электричества, чем добыча многих металлов.

Ждать еще очень долго

На 13 декабря 2021 г. не было известно, на какой стадии находится разработка VTFET. Сроки коммерциализации технологии не установлены, а это означает, что первые процессоры, перешедшие барьер в 1 нм, могут появиться или через пару дней, или через несколько лет.

Олег Лексин, начальник ИТ-службы Fix Price в интервью CNews: В первую очередь ритейлерам не хватает российской ERP-системы
Цифровизация

На конец 2021 г. самыми современными серийными процессорами были мобильные флагманские CPU с топологией 4 нм за авторством MediaTek (Dimensity 9000) и Qualcomm (Snapdragon 8 Gen 1). Они были представлены в ноябре и декабре 2021 г. соответственно, и первые устройства на их основе поступят в продажу в начале 2022 г.

В мае 2021 г. компания IBM показала первый в мире 2-нанометровый процессор. Его производительность на 75% выше семинанометровых, а потребление энергии ниже на 45%. IBM намерена начать их выпуск в IV квартале 2024 г.

Компании, занимающиеся непосредственно производством микросхем, тоже постепенно готовятся к переходу на новые техпроцессы. 4 нанометра освоили пока только Samsung и TSMC, но последняя уже смотрит в сторону 1 нм.

На 2022 г. у компании предварительно назначен запуск 3-нанометровой линии, а 2-нанометровый конвейер должен заработать в 2023 г., если все пойдет по намеченному плану. В мае 2021 г. TSMC добилась значительных успехов в создании 1-нанометровых микросхем, разработав технологию, упрощающую этот процесс. Она работала над ней вместе со специалистами Национального университета Тайваня (НУТ, National Taiwan University) и Массачусетского технологического института (МТИ, Massachusetts Institute of Technology, США).

Эльяс Касми