تبلیغات
سیگنال >> سایت تخصصی مهندسی برق - خداحافظ الكترونیك، سلام اسپینترونیك

خداحافظ الكترونیك، سلام اسپینترونیك

تاریخ:شنبه 11 خرداد 1387-10:05

گوردن مور(Gordon Moore)، در مقاله ی مشهور خود در آوریل 1965، در ژورنال Electronics، نوشت: "مدارهای مجتمع منجر به شگفتی هائی بزرگ همچون رایانه های خانگی - یا حداقل ترمینال های متصل به یك رایانه ی مركزی - كنترل های خودكار برای اتومبیل ها، و تجهیزات ارتباطی قابل حمل شخصی خواهند شد."

او با بررسی آینده ی صنعت چنین پیش بینی كرد كه، "قیمت های كاهش یافته ی یكی از جذابیت های الكترونیك مجتمع می باشد و این روند همچنان ادامه پیدا خواهد كرد تا آنجا كه تكنولوژی به سوی تولید توابع مداری بزرگ تر و بزرگ تر بر روی تنها یك لایه ی نیمه هادی حركت خواهد كرد. برای مدارات ساده، قیمت هر قطعه تقریبا نسبت عكس با تعداد قطعات خواهد داشت." این بیان به قانون مور شهرت یافت. با گذشت 42 سال از آن تاریخ، این قانون همچنان معتبر است. اما آیا 10 سال بعد از این نیز همین طور خواهد بود؟ جاستین رتنر (Justin Rattner)، مدیر تكنولوژی اینتل، در این مصاحبه به این سوال پاسخ خواهد داد.

گوردن مور(Gordon Moore)، در مقاله ی مشهور خود در آوریل 1965، در ژورنال Electronics، نوشت: "مدارهای مجتمع منجر به شگفتی هائی بزرگ همچون رایانه های خانگی - یا حداقل ترمینال های متصل به یك رایانه ی مركزی - كنترل های خودكار برای اتومبیل ها، و تجهیزات ارتباطی قابل حمل شخصی خواهند شد."

او با بررسی آینده ی صنعت چنین پیش بینی كرد كه، "قیمت های كاهش یافته ی یكی از جذابیت های الكترونیك مجتمع می باشد و این روند همچنان ادامه پیدا خواهد كرد تا آنجا كه تكنولوژی به سوی تولید توابع مداری بزرگ تر و بزرگ تر بر روی تنها یك لایه ی نیمه هادی حركت خواهد كرد. برای مدارات ساده، قیمت هر قطعه تقریبا نسبت عكس با تعداد قطعات خواهد داشت." این بیان به قانون مور شهرت یافت. با گذشت 42 سال از آن تاریخ، این قانون همچنان معتبر است. اما آیا 10 سال بعد از این نیز همین طور خواهد بود؟ جاستین رتنر (Justin Rattner)، مدیر تكنولوژی اینتل، در این مصاحبه به این سوال پاسخ خواهد داد.

سوال: قانون مور هم اكنون 42 ساله می باشد و همچنان معتبر است. اما آیا در حال نزدیك شدن به مزهای پایانی خود نمی باشد؟

رتنر: زمانی كه كسی می گوید كه قانون مور به مرزهای خود نزدیك می شود، من نگاهی به گذشته ی تاریخ صنعت می اندازم. بنده بیش از 30 سال در حال فعالیت در این صنعت بوده ام. برای مدت زیادی با قانون مور زندگی كرده ام. شما می دانید كه ما هیچ گاه نمی توانیم بگوئیم چه اتفاقی تا 10 سال بعد در تكنولوژی خواهد افتاد. و علت اینكه نمی توانیم از بیشتر از 10 سال جلو برویم این است كه مطمئن هستیم درست پس از پایان آن مدت زمانی، 10 سال دیگر را در پیش روی خواهیم داشت. اگر شما به فناوری 45 نانومتری ما نظری بیندازید، خواهید دید... تعداد مشكلاتی را كه ما در مورد قانون مور به عنوان یك قانون هدایتگر با آنها سروكار داشتیم خواهید دید.

چهار یا پنج سال پیش مردم می گفتند كه قانون مور را به سبب مشكل نشتی به نقطه ی پایان خواهند رساند. گذر به دی الكتریك با گیت High-K و ترانزیستورهای با گیت فلزی از ترانزیستورهای با گیت سیلیكونی منجر به كاهش چشمگیری در نشتی گشت. این تنها یك مثال برای این است كه نشان دهد چگونه ابتكاران فنی، چیزی را كه تصور می شد یك محدودیت اساسی است، تحت تاثیر قرار داد. و ابتكارات بسیاری از این دست وجود دارند كه من می توانم بیان كنم، هرچند هنوز آنها را به مرحله تولید نرسانده ایم.

بنابراین، آنچه می خواهم بگویم این است كه در 10 سال بعد، ترانزیستورهائی كه ما می خواهیم بسازیم شاید كوچكترین شباهتی به ترانزیستورهای امروزی نداشته باشند. این البته به معنای پایان قانون مور نیست.

سوال: اعلام چیپ 80 هسته ای نسل آینده، مثالی از آن تغییرات در طراحی ترانزیستورها می باشد؟

رتنر: دقیقا! شش یا هفت سال قبل، اینتل شروع به صحبت در مورد اینكه ما چگونه و با چه روش هائی با محدودیت های توان مقابله می كردیم، كرد؛ كه این روش ها افزایش كارائی را بسیار سخت می كرد چرا كه میزان توان و انرژی كه توسط این پروسسورها به صورت گرما تلف می شود، بیش از آن چیزی است كه ما بتوانیم به روشی قابل قبول از نظر هزینه آنها را خنك كنیم. بنابرای در سال 2001 در مورد این دیوار انرژی صحبت كردیم، و تصمیم گرفتیم تا روش جدیدی را در طراحی پروسور دنبال كنیم، كه شامل استفاده از پروسسورهای با بازده انرژی بالاتر و سپس ... یك پروسسور چند هسته ای می شد. در نتیجه ما هم اكنون پروسسورهای دو هسته ای و چهار هسته ای را داریم. و همچنین نوع هشت هسته ای و بیشتر از آن را خواهیم داشت.

سوال: و 16 و 32 تایی و غیره ؟

رتنر: در واقع، بنده تصور می كنم آنچه ما در آینده خواهیم دید سیر تكاملی در تعداد مختلف افزایشی در پروسسورها در خطوط مختلف تولید باشد. فكر می كنم رایانه های قابل حمل و رومیزی بطور نسبی تعداد هسته ی پائینی داشته باشند و به سمت 8، 12، و شاید 16 هسته ای حركت كنند. اما در مورد دسته ی بالاتر فكر كنم افزایش چشمگیری را شاهد باشیم، و این در واقع محرك و انگیزه ی اصلی برای طراحی پروسسور 80 هسته ای می باشد كه دارای قابلیت محاسباتی بسیار بالائی است.

سوال: آیا فكر می كنید آینده ای برای انجام محاسبات بدون سیلیكون وجود دارد؟

رتنر: خوب، این یك سوال بسیار هیجان انگیز است. می دانید كه در حال حاضر تصور اینكه سیلیكون به عنوان یك قطعه ی اساسی از ادامه ی راه خود باز خواهد ماند، بسیار سخت است. سیلیكون همانند یك ماده ی متنوع و پركاربرد است كه ما همچنان به دنیال كشف راه های جدیدی برای مهار كردن قابلیت های آن هستیم. برای مثال ما در حال ساخت دستگاه های نوری متنوعی از سیلیكون هستیم. در واقع، ما همین ماه پیش خیر از یك مادولاتور نوری سیلیكونی با سرعت 40 گیگابیت بر ثانیه دادیم. بنابراین هم اكنون ما یك سیگنال نوری را گرفته و آن را مادوله می كنیم، و داده ها را با سرعت 40 گیگابیت بر ثانیه در آن قرار می دهیم كه تقریبا بالاترین سرعتی است كه در بین تكنولوژی های مختلف وجود دارد. سیلیكون یك ماده ی بسیار قدرتمند است و فكر می كنم كه به عنوان یك عنصر اساسی در نیمه هادی ها باقی خواهند ماند. و همچنان كه به سوی طراحی های جدید ترانزیستور یا همان چیزی كه ما می گوئیم معماری ترانزیستور، گام برمی داریم ممكن است موادی را معرفی كنیم كه غیر سیلیكونی می باشند.

بنابراین، بنده در مورد ترانزیستورهای سطحی صحبت می كنم. ممكن است ما مواد دیگری را روی سطح ته نشین بكنیم و ترانزیستورهایی از مواد دیگر بسازیم یا ممكن است ابزارهائی بسازیم كه كه متكی به ویژگی های كوانتومی متفاوتی نسبت به بار الكترونیكی باشند. هر آنچه ما امروزه انجام می دهیم همچنان مدیون بار الكترونیكی می باشد، اما در واقع ما در حال جستجوی چیزهائی بر اساس برخی تاثیرات كوانتومی می باشیم. عموم مردم آن را اسپینترونیك می نامند (به خاطر "الكترونیك مبتنی بر اسپین"، اسپینترونیك مبتنی بر اسپین یك الكترون برای انتقال اطلاعات دیجیتال - 0 ها و 1 ها- می باشد). ممكن است كه اسپینترونیك یك طراحی برای نسل آینده ارائه دهد اگر ما بتوانیم به این موضوع دست یابیم كه چگونه می توان اثر اسپین را در مدارات كاربردی و دستگاه ها كنترل كرد.

سوال: آیا شما اسپینترونیك را به عنوان یك معادل برای محاسبات كوانتومی به كار می برید؟

رتنر: نه، نه، آنها دو چیز متفاوت می باشند. خوشحالم كه این سوال را پرسیدید. محاسبات كوانتومی در واقع نوع متفاوتی از محاسبات می باشد كه امروزه ما می دانیم بر اساس رفتار آماری یافت شده در فیزیك كوانتوم است. این نوع محاسبات برای برخی چیزها مفید و كاربردی خواهد بود اما برای خیلی از چیزهائی كه ما امروزه انجام می دهیم چندان مفید نخواهد بود.

سوال: من فكر می كنم برای محاسبات سنگین مفید می باشد نه برای محاسبات لپ تاپ ها و رایانه های رومیزی امروزی، درسته؟

رتنر: بله، درست است. آن روش پتانسیل بالائی برای برای مطالبت عظیم و سنگین موازی ارائه می دهد كه بسیار پر بازده است. اما تنها برخی مسائل می توانند توسط این نوع از محاسبات كه رایانه های كوانتومی انجام خواهند داد، حل شوند. آنچه من در مورد آن سخن می گویم، به بیان ساده استفاده از یكی از ویژگی های كوانتومی می باشد، مثل 1 بودن بار و 0 بودن رنگ. اسپین خصوصا جالب خواهد بود اگر ما بتوانیم این اثرات اسپینی را در دستگاه های جدید با انواع متفاوت كنترل كنیم، و اینتل در حال تحقیق بر روی آن می باشد. اگر به قانون مور برگردیم، ممكن است ما به نقطه ی پایانی برای الكترونیك مبتنی بر بار الكتریكی تا 10 یا 15 یا 20 سال آینده برسیم، هر چقدر هم كه طول بكشد بالاخره اتفاق خواهد افتاد. اما ما الكترونیك مبتنی بر بار را با یك سیستم مبتنی بر اسپین جایگزین می نمائیم. اگر شما بگوئید كه این پایان قانون مور خواهد بود، بنده نمی دانم. اما تا زمانی كه ما بتوانیم در مسیر بهبود كارائی و بازده انرژی و چگالی قدم برداریم شاید بتوانیم آن مرحله ی گذر را ایجاد كنیم.

سوال: حالا تمایل دارم به موضوع انتقال 40 گیگابیتی برگردم، كه با نام فوتونیك سیلیكونی شناخته می شود. ممكن است توضیح دهید فوتونیك سیلیكونی چیست؟

رتنر: حتما، افزایش سرعت انتقال داده از طریق سیم مسی دیجیتالی همینطور سخت و سخت تر می گردد. همانطور كه می دانید، روی یك بورد مداری سیم وجود دارد؛ آنها ممكن است در فاصله های زیادی از هم درون یك مركز داده یا حتی فراتر از آن قرار داشته باشند. همانطور كه هر كسی به خوبی آگاه است، مس ضرورتا از سیستم ارتباطات خارج شده است. هم اكنون فیبرهای نوری هستند كه كره زمین را به یكدیگر مرتبط كرده اند. در واقع، جایی كه من زندگی می كنیم شركت تلفن فیبرهای نوری را به درب منزل من آورده است. بنابراین ارتباطات راه دور از طریق آن میسر می شود. و همینطور نزدیك و نزدیك تر می شود، اما هزینه آن نیز نسبتا بالا است.

بنابراین دوباره، 4 تا 5 سال پیش ما شروع به بررسی امكان ساخت این ابزارهای اپتیكی پر بازده بر روی سیلیكون كردیم. و فوتودیتكتور (آشكارساز نور) های سیلیكون-ژرمانیم با كارائی بالا را ساختیم. ما مادولاتورها را با سرعت اولیه ی 10 گیگابیت بر ثانیه ساختیم و هم اكنون به سرعت 40 دست یافته ایم؛ ما همچنین مالتی پلكسرها دمالتی پلكسرها را ساختیم و سال پیش تكنولوژی به نام لیزر سیلیكونی هیبریدی را ایجاد كردیم - ما به واقع یك لیزر نوری الكتریكی را ساختیم. ما اكنون در نقطه ای قرار داریم كه دارای منابع نور، مادولاتورها، مالتی پلكسرها، دمالتی پلكسرها و آشكارسازها می باشیم. ما هم اكنون توانائی كامل دریافت و ارسال نوری به هم پیوسته را داریم، اما باید همه این ابزارها را با هم داخل یك چیپ قرار دهیم و آن چیزی است كه هم اكنون روی آن كار می كنیم. چیزی كه ما برای یك سال بعد یا بعد از آن برنامه ریزی كرده ایم ارائه ی یك ترانسیور (سیستم ارسال و دریافت) نوری كامل روی سیلیكون می باشد.

سوال: این تكنولوژی جدید چه زمانی در بازار در دسترس خواهد بود؟

رتنر: خوب، ممكن است كه تا اواخر این دهه ما محصولات فوتونیك سیلیكونی را در بازار داشته باشیم. اگر 2010 نشد، شاید 2011، اما فكر می كنم كه نزدیك هستیم.

سوال: مردم می خواهند بدانند ابزارهای محاسباتی آینده چه كاهائی انجام خواهند داد و چه زمانی طول می كشد تا انها را داشته باشند. برای هر چه رویائی تر كردن كاربردهای دهه ی بعدی بر روی چه الگوهائی كار می كنید؟

رتنر: ما به تمامی كابردها نظر داشته ایم، كه نیازمند حجم بالادی از قدرت محاسباتی برای كاربردی شدن و توسعه یافتگی می باشند. این با چیزی كه پیش از این در مورد آن صحبت می كردیم سازگار است، ساخت ماشین های چند هسته ای بسیار بالا مانند پروسسور 80 هسته ای... ما به دامنه ی گسترده ای از موارد نظر داریم مثل ردیابی كاربردی حركت، توانائی دوربین های ویدئوئی برای مشاهده ی آن چیزی كه شما انجام می دهید و تبدیل حركات شما به حركت یك انسان در یك رایانه. بنابراین همینطور كه شما دستان خود را حركت می دهید، فیگور موجود در رایانه نیز دستان خود را حركت می دهد، و اگر شما چشمك بزنید، فیگور رایانه ای نیز با چشمان خود چشمك خواهد زد. ما در نظر داریم تا تمام حالات چهره و تمام حركات بدن را بدست آوریم. احتمالا این كار می تواند پایه و اساس برای نسل آینده ی بازی ها بوده یا راهی برای آموزش رقص به دیگران می باشد. شریك مجازی شما یك رایانه خواهد بود.

كاربرد جالب توجه دیگر این است كه جایی كه ما یك ویدئوی زنده از یك مسابقه ی ورزشی مثل فوتبال را تنظیم می كنیم ، رایانه همه ی بازیكن ها را ردیابی و بازی را مشاهده می كند و بصورت خودكار تصویری مشخص نمایش می دهد. بنابراین شما می توانید بگوئید كه من فقط می خواهم شوت به دروازه ها را یا فقط ضربات پنالتی را تماشا كنم یا فقط می خواهم این بازیكن خاص را تماشا كنم و به من همه ی تصاویری را كه این بازیكن توپ را در اختیار دارد نشان ده. رایانه می تواند تمام این چیزها را بصورت خودكا انجام دهد. این كار البته نیازمند حجم انبوهی از محاسبات است: ردیابی تمامی بازیكنان، آنالیز حركات، و همه ی چیزهائی كه اتفاق می افتد. بنابراین، تا 5 سال آینده شاید یافتن این ویژگی در تلویزیون ها چندان غیرعادی نباشد. اینها چندین مورد از كاربردهای آن در آینده می باشد كه ما بر روی آنها كار می كنیم.

هم اكنون، ما همچنین در حال كار بر روی ابزارهای كمكی هستیم. ما آزمایشاتی بر روی تعدادی از تكنولوژی ها انجام داده ایم كه شما می توانید با خود حمل كرده و یا آنها زیر لباستان نگاه دارید. آنها ضربان قلب، تنفس، فعالیت فیزیكی شما و تمام موارد شما را كنترل می كنند. آنها اطلاعاتی در اختیار شما قار می دهند كه شیوه ی زندگی شما ا بهبود بخشیده و منجر به سلامتی بهتر خواهد شد یا در مورد یك وضعیت پزشكی به شما هشدار می دهد تا به یك پزشك مراجعه نمائید.

سوال: امروزه، ما برخی روبات های هیجان انگیز واقعی می بینیم كه مجهز به تشخیص تصویر و صحبت می باشند. برخی از آنها، به خصوص آنهائی كه برای سازمان دفاع طراحی شده اند، می توانند مانند یك موجود زنده راه بوند. آیا فكر می كنید عصر ترمیناتور نزدیك است یا عصر ماشین های هوشمند در حال آمدن است؟

رتنر: عصر ماشین های هوشمند، چیزی است كه شما گفتید؟ خوب، من فكر می كنم كه از چند جنبه جواب باید مثبت باشد. پلتفورم كمكی كه من داشتم در موردش صحبت می كردم ابعاد متنوعی دارد. همین حالا شما می توانید آن را در جیب خود قرار دهید یا روی كمربندتان ببندید یا چیزی شبیه به آن. آن تمام این داده ها را جمع آوری می نماید و نتیجه گیری می نماید. آن می تواند بگوید كه شما نشسته اید یا سر پا هستید، یا داخل خانه اید یا خارج از خانه، اینكه در حال بالا رفتن از پله ها یا پائین رفتن هستید، و سپس بر اساس آن می تواند تصمیمات بسیار دیگری در مورد اینكه شما در حال انجام چه كاری هستید بگیرد. منظور من این است كه، وقتی الگوهای فتاری شما را یاد بگیرد، می تواند بگوید شما در خانه هستید یا در سر كار، یا در حال رانندگی ماشین هستید یا ب روی كاناپه نشسته اید.

فكر می كنم این مجموعه ی كامل از محاسبات ادراكی می تواند منشا پیشرفت های سریعی باشد. تصور می كنم كه در طول دهه ی آینده یا بعد از آن دستگاه هائی وجود خواهد داشت، حال روبات باشند یا نه، كه دارای ادراكات محاسباتی بوده و یك فتار مشابه به انسان از خود به نمایش خواهند گذاشت. فكر می كنم این امر بطور قطع اتفاق خواهد افتاد.




داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.