Адиабатическая реверсивная логика24.12.2015 13:07

Физик Алексей Орлов о будущем микропроцессоров, проблеме тепловыделения и клеточных автоматах на квантовых точках

Каждый год в декабре Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» проводит «Рождественские лекции», в рамках которых ведущие ученые России и мира рассказывают о своих исследованиях. В совместном специальном проекте ПостНауки и МИСиС мы покажем и расскажем об этих лекциях и их участниках. В этом сюжете вы узнаете о подходах к решению проблем современной кремниевой электроники.

С каждым годом число транзисторов на чипе увеличивалось — каждые два года их число удваивалось. При этом также увеличивалась частота их переключения. Однако примерно с 2003 года частота микропроцессоров замерла на отметке около 4 ГГц. Если вы обратите внимание, то в ваших мобильных устройствах частота порядка 1,4–1,7 ГГц. С чем связано уменьшение частоты? Когда увеличивается число транзисторов на чипе и увеличивается частота, происходит все большее выделение тепла.

Устройства на клеточных автоматах на квантовых точках экспериментально были показаны в конце 1990-х годов, но они работали при температурах порядка 100 мК. В конце 2000-х годов в Канаде была продемонстрирована система такого типа, которая работает на отдельных атомах. Тем не менее, если вы показываете, что одна клетка работает, это не значит, что вы можете собрать функциональный процессор.

Конечно, кремниевая электроника будет в ближайшее время оставаться с нами. С моей точки зрения, устройства, которые будут использовать адиабатическую реверсивную логику, позволят нам некоторое время продвигаться вперед даже в условиях, когда мы не можем уменьшать размеры транзисторов. Но дальше, может быть, нам удастся придумать, как собирать что-то из молекул.

Алексей Орлов

Ph. D., профессор-исследователь университета Нотр Дам, Индиана, США

Полный текст статьи читайте на Postnauka.ru