ムーアの法則の終焉：未来への準備

間違いなく、私たちの現代の生活はコンピューターに依存しており、コンピューターはシリコンベースのプロセッサーチップに依存しています。処理能力の向上により、時間の経過とともにコンピューターは改善を続けています。

ムーアの法則は、コンピューターチップがより高速になり、エネルギー効率が高く、予測可能な速度でより安価に製造できるという観察結果です。約18か月ごとに、シリコンチップに配置されるトランジスタの数は2倍になります。新世代のコンピュータチップはそれぞれ、以前よりもパフォーマンスの向上が小さくなっています。

ムーアの法則は、ニュートンの運動の3つの法則のような法則ではありません。代わりに、それはチップ製造業界で何が起こっていたかの観察です。

ムーアの法則は終了します。 1つのシリコンチップにこれ以上のプロセッサを搭載できなくなる時期が来るでしょう。シリコンチップは、性能と効率に関してはピークに達したようです。それが終了すると、シリコンチップは追加のトランジスタを収容できなくなります。ただし、新しいコンピューターとテクノロジーには、より強力で機敏なプロセッサーが必要になります。

少なくとも2025年まではムーアの法則のスタイルの速度が向上する可能性があると考える人もいますが、実行可能な代替品の準備が整う前にムーアの法則が終了するリスクがあるため、今日、シリコンベースのコンピューティングの代替案を検討する必要があります。 。

量子コンピューティング

量子コンピューティングは、素粒子の力を利用して、量子物理学の力を利用します。それは、彼らが「キュービット」と呼ぶものによって提供される現在想像を絶する処理能力と速度を提供します。

現在の量子コンピューティングの主な問題は、この概念を使用している人々が、従来のシリコンベースのテクノロジーを使用してタスクがすでに完了している速度をまだ超えていないことです。その速度はまだ手の届かないところにあります。

グラフェンとカーボンナノチューブ

グラフェンは、地球上で最も強力な物質であると考えられている炭素原子の単層です。スチールの200倍の強度でありながら、元の長さの20％から25％まで伸ばすのに十分な弾力性があります。非常に軽量で、他の既知の材料よりも熱と電気をよく伝導します。グラフェンは炭素でできているため、非常に豊富ですが、商業生産に利用できるようになるまでには数年かかる場合があります。

グラフェンはスイッチとして使用できません。シリコン半導体は電流でオンとオフを切り替えることができますが、グラフェンはオンとオフを切り替えることができないため、グラフェンを使用すると、コンピューターの電源をオフにできなくなります。

グラフェンがシリコンチップに取って代わることができれば、折り畳み式のラップトップ、超高速トランジスタ、携帯電話など、壊れない技術の可能性が見えてきます。

ナノマグネティックロジック

NMLはナノマグネットのアレイに依存しています。これらの磁石のサイズは、数ナノメートルから数百ナノメートルの範囲です。ナノマグネットはシリコンのように機能しますが、代わりに、プロセスは磁化の切り替えに依存してバイナリコードを作成します。双極子間相互作用（磁石の北極と南極間の相互作用）を使用してデータを送信します。電気を必要としないため、実行に必要な電力はわずかです。

コールドコンピューティング

これは必ずしも新しいテクノロジーではありませんが、メーカーがムーアの法則の寿命を延ばす方法と見なしている概念です。チップの温度を下げることにより、電流の漏れが少なくなります。その低温は、トランジスタが切り替わるしきい値電圧を低下させます。コールドコンピューティングを使用すると、メモリのパフォーマンスと電力をさらに4年から10年スケーリングできる可能性があります。

化合物半導体

2つ以上の元素から作成された半導体は、シリコンのみよりも高速で効率的です。これらの半導体はすでに利用可能であり、まもなく5Gおよび6G電話に採用され、速度が向上し、サイズが小さくなり、バッテリー寿命が長くなります。

アトミック

テクノロジーは、私たちが原子レベルまで材料を操作できる場所に進化しました。チップ技術も例外ではありません。 IBMは、単一のアトムにデータを保管するための可能な方法を考案しました。今日、単一の1または0を格納するには100,000個の原子が必要です。

アトムは本質的に不安定であるため、これが実行可能なオプションであるためには、エラー訂正などのロジックがさらに必要になります。

どの代替品が最も可能性が高いですか？

化合物半導体は、今日実行可能なシリコンベースのプロセッサの唯一のオプションです。それを超えて、現時点で最も有望であると思われる技術は、ナノマグネティックコンピューティングの使用です。将来のコンピューターには、それぞれが他方の欠点を打ち消すために、さまざまなテクノロジーのレイヤーが含まれている可能性もあります。しかし、現時点では、将来のコンピューターがどのようになるかを正確に予測することはできません。