HW novinky: v Berkeley vyrobili 1nm tranzistor

12. 11. 2016 | David Ježek | Hardware | 3317×

Pomalu, ale jistě se do výroby počítačových čipů plíží nenápadná revoluce. Výroba pod 5nm hranicí už na bázi křemíku nebude možná a jednou z cest, jak se problému jménem křemík zbavit, jsou speciální formy uhlíku. Dnes se blíže podíváme na 1nm tranzistor tvořený za pomoci uhlíkové nanotrubičky a nevynecháme ani jiná tradiční hardwarová témata.

V laboratořích UC Berkeley vyrobili funkční 1nm tranzistor

Až do poloviny října 2016 jsme si mohli povídat o tom, že aktuálně máme za nejnovější křemíkové tranzistory velikosti kolem 10 až 28 nm (podle výrobce), ale jednoho dne přijdou technologie, které nás posunou do jednotek nanometrů či dokonce níže, do pikometrové éry. Tak se také nyní stalo. Není to první tranzistor této úrovně velikosti, není to ani první tranzistor, jehož řídící elektroda je tvořena uhlíkovou nanotrubičkou. Je to ale první funkční a takřka hotové řešení pro budoucnost. Navíc výzkumníci z Berkeley tvrdí, že řídící elektroda tranzistoru je sice 1nm, ale už teď vědí jak tuto technologii škálovat na 0,65 nm, tedy na 650 pm.

Kromě samotné uhlíkové nanotrubičky tranzistor dále používá molybdenový disulfid, dnes typicky sloužící jako mazivo v automobilech. Volba použitých materiálů byla pro tuto velikost tranzistoru stěžejní, neboť pro klasické křemíkové struktury nastává kolem 5 nm problém s kvantovými jevy, a sice že řídící elektroda (u unipolárních tranzistorů označovaná gate) už neumí ovládat tok elektronů mezi source a drain, tedy lépe řečeno neumí mu efektivně bránit, a tedy chovat se jako polovodič. Disulfid molybdenu klade průchodu elektronů větší odpor a uhlíková nanotrubička se v této velikosti vyrábí snadněji než klasické struktury řídících elektrod.

Nicméně, jako vždy u takovýchto univerzitních výzkumů platí, že jde o ranou fázi vývoje a není jasné, kdy se něco takového objeví například v rizikové experimentální výrobě maličkých testovacích struktur u Intelu, či přímo v sériové výrobě čipů. Aktuálně se svět pomalu překlápí k 10nm FinFET křemíkové výrobě, po které bude kolem roku 2019 následovat 7nm a poté o další dva roky později 5nm. Vše další, a vlastně i cokoli pod 10 nanometrů, zatím není pevně ukotveno v roadmapách výrobců, ty se mohou měnit podobně, jak to Intel ukázal u 22nm, 14nm i 10nm procesu.

Toshiba ohlásila 24nm výrobu SLC NAND flash

Zatímco otěže nabídky levných SSD definitivně převzaly TLC čipy (uchovávající 3 bity v jedné paměťové buňce), nadále existují spousty aplikací, kam se hodí čipy sice kapacitně menší, ale nejspolehlivější a s nejdelší životností, co do počtu cyklů zápisu. Toshiba až dosud vyráběla své SLC čipy (1 bit / buňka) 40nm výrobním procesem. Nyní přechází na 24nm výrobu. To znamená, že čipy jsou výrobně levnější, menší, s menším tepelným vyzařováním, ale stále zachovávající na daném výrobním procesu nejvyšší možnou životnost – a to zejména v kontextu skutečnosti, že MLC a TLC čipy již Toshiba vyrábí 15nm procesem. A sluší se také dodat, že o předchozím 40nm výrobním procesu Toshiba v minulosti hovořila v souvislosti s výrobou vrstvených QLC čipů (4 bity / buňka, tedy 16 napěťových úrovní), která se možná jednoho dne skutečně rozeběhne ve velkém.

Nové SLC čipy mají pouzdro shodné s předchozí 40nm generací, zákazníci Toshiby tak nemusí měnit fyzické návrhy svých zařízení. Nabídka zahrnuje čipy s kapacitami od 128 MB po 16 GB. Teoreticky by tak Toshiba při běžném počtu 8 čipů mohla vyrábět 128GB SLC SSD pro 2,5" 6,0Gbit/s SATA. Tyto čipy jsou ale primárně určeny pro jiné účely, například jako úložiště v telekomunikačních zařízeních, LCD TV, robotice, tiskárnách apod.

Western Digital uvedl nová SSD WD Blue a WD Green

Pod označením až dosud jasně identifikujícím klasické pevné disky s rotujícími plotnami uvedl Western Digital na trh vlastní 6,0Gbit/s SATA SSD. Nové modely se nijak zásadně neliší od typické nabídky trhu; zajímavé jsou zejména tím, že jde o nabídku tradičně harddiskového výrobce. Tedy jakýsi zlomový moment, v jehož kontextu se sluší připomenout, že Western Digital si před časem koupil firmu SanDisk, jež spolu s Toshibou vyvíjí a v Japonsku vyrábí ty nejpokročilejší NAND flash čipy.

Jak WD Green, tak WD Blue jsou SSD standardního 2,5" form factoru využívající v obou případech TLC NAND flash čipy. Jelikož se liší kapacity i životnosti, lze možná předpokládat, že řada Blue používá 19nm TLC čipy, zatímco řada Green 15nm TLC čipy.

WD Blue je vedle 2,5" SATA verze nabízena i v M.2 2280 provedení, ale rychlostně se neliší, nejde o PCIe / NVMe SSD. Nabízeny jsou kapacity 250, 500 a 1000 GB, přičemž rychlosti nejvyššího modelu sahají k 545 MB/s při sekvenčním čtení, resp. 525 MB/s při sekvenčním zápisu. IOPS udává WD až 100k / 80k pro náhodné 4k bloky. Životnost odpovídá 400násobnému přepisu celého prostoru SSD, což je na dnešní dobu relativně slušný údaj.

Řada WD Green míří na méně movitého zájemce, a to kapacitami pouze 120 a 240 GB. Rychlosti se vejdou do 540 / 465 MB/s, IOPS do 37k / 68k pro čtení/zápis. Hodnoty garantované životnosti v zápisu odpovídají 333 kompletním přepisům buněk. Spotřeba těchto SSD ale umí být téměř poloviční oproti WD Blue.

Sharp demonstroval 120Hz 8k monitor

Pokud se v souvislosti s filmy či hrami často hovoří o tom, že zatímco pro ±FullHD na velkých úhlopříčkách stačí 24 či 30 fps, ±UltraHD už vyžaduje 48 či 60 fps, tento trend se ani do budoucna nezmění. Stále bude platit, že s rostoucím rozlišením bude i kvůli jemnosti a detailnosti obrazu nutné přehrávat jej plynuleji, tedy s větším počtem snímků za sekundu. A v tu chvíli nastupuje na scénu japonský Sharp (nyní vlastněný Foxconnem) a jeho technologický demonstrátor v podobě počítačového monitoru s 8k rozlišením a obnovovací frekvencí 120 Hz.

Prezentace na výstavě CEATEC 2016 v Japonsku tak ukázala, co bude trendem příští dekády, a možná až její druhé poloviny. Zatímco dříve nesly 27palcové monitory rozlišení 2560×1440 (případně 1920×1080/1200) a dnes se posunuly buď k 3840×2160, nebo 5120×2880, Sharp již nyní na bázi své výrobní technologie IGZO displejů (indium gallium zinc oxide) předvádí 27palcový monitor s rozlišením 7680×4320, 120Hz zobrazením a podporou HDR. Jelikož se některé technologie na trhu adaptují pomaleji, než by bylo záhodno, tak ač už máme dávno na světě specifikaci DisplayPort 1.4, tento monitor stále používá verzi 1.2, což znamená, že obraz do něj putuje celkem osmi těmito vstupy. Nic použitelného pro běžného člověka. Ale kdo se před několika dny náhodou pohyboval v Japonsku, mohl vidět, jak budou vypadat počítačové monitory za ±10 let.

       

Komentáře

[starej Vošmera]

Překlad anglického chemického názvosloví je na velmi tragické úrovni. Výraz "molybden disulfide" se do češtiny nepřekládá jako "molybdenový disulfid", nýbrž jako sulfid (resp. po staru sirník) molybdeničitý. Tak to prostě je, to je zavedené české chemické názvosloví. Ale ono ne. Raděj tam napíšem ten česko-anglický paskvil. Asi abysme byli světoví. On totiž asi někdo, nejspíš mladej frikulínek, v hodinách chemie chrápal nebo hrál piškvorky. Fijalovej hnus. Svinstvo. Třikrát tfuj.

[Blaazen]

@ Asi abysme byli světoví.

Správně je "abychom byli světoví". On totiž asi někdo, nejspíš starej Vošmera, v hodinách češtiny chrápal nebo hrál piškvorky. Fijalovej hnus. Svinstvo. Třikrát tfuj.

[Conscript89]

Toto slovo se muze byt potencionalne v budoucnosti spisovne (momentalne je soucasti obecne cestiny). Uz jednou takovy navrh padl ze strany ustavu jazyka ceskeho. To ovsem dle meho nazoru neni pravda pro vyse zminovany preklad.

Tak a ted cekam nadavani na to, ze pisu bez diakritiky - uz jsem si na to zvykl.

[Conscript89]

Oprava: Toto slovo muze byt

Takhle to dopada kdyz clovek premysli jak zakomponovat jedno slovo do vety a trikrat ji prepise aniz by ji na konci zkontroloval.

[jkt]

Nechtel jste spis rict "potencialne"? :)

[Petronel]

Abyses nepotento ... ;)

[Mti.]

Hm... pekne si povidate. A k tematu by neco nebylo?

[Conscript89]

Zamerne nechtel, proto je taky zvyraznene. Viz http://prirucka.ujc.cas.cz/?slovo=potencionalne. A cekal jsem tu otazku.

[Conscript89]

A ano, je to spatne, jsem z toho smutny, ale je to bohuzel spisovne.

[pavele]

Tak ten sulfid molybdeničitý se odjakživa používá na mazání silně zatížených pomaluběžných ložisek - s vazelínou nebo bez.

Mazal jsem tím rezavý kousek plechu na autě, krásně to tu vazelinu absorbovalo a přestalo to reznout - i když na to pršelo.

Takže nové využití...

[jdsulin2]

Vidis, smichej to s uhlim a mas z toho pocitac :)