СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-1

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 43 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2011 Новости мира News of the World Новости мира Закон Мура получает четвёртое измерение Сихат Сутарджа (Sehat Sutardja), прези дент Marvell Technology Group, считает, что за хорошими новостями полупроводнико вой индустрии скрывается развивающийся кризис, который через десятилетие сотря сёт всю электронную индустрию, если ни чего не предпринимать. Закон Мура не является, в общем то, за коном. Господин Мур сформировал в своё время своего рода социальный контракт между полупроводниковой индустрией и потребителями, который позволяет техноло гии экспоненциально развиваться. Нет важ ной причины, почему закону Мура следует существовать и далее. Почему же индуст рия должна его придерживаться? Потому что, несмотря на растущую финансовую стоимость следования закону, обществен ная цена ухода от него будет гораздо выше. В последние 50 лет интегральные схемы лежат в основе многих товаров и услуг и яв ляются движущей силой мировой экономи ки. Закон Мура описывает темпы инноваций не только в полупроводниковом мире, но в некоторой степени и во всей современной жизни. Какова же цена быстрых изменений? Стандартное определение закона Мура заключается в том, что плотность транзис торов в компьютерных чипах растёт вдвое каждые два года, но на деле всё сложнее. Закон имеет несколько измерений, каждое из которых может быть описано как различ ные оси развития: ● размер (плотность). Требуемая для раз мещения определённого числа транзис торов площадь уменьшается с годами; ● производительность. Чипы одинакового размера становятся мощнее с точки зрения объёма памяти, скорости вычислений и т.д.; ● цена. Чемменьше чип, тем ниже стоимость. Если же переработать дизайн чипа для уси ления прироста скорости от отдельных транзисторов, то цена может снижаться да же быстрее. Тем не менее, именно увеличе ние производительности было основным фокусом в прошедшие десятилетия. Последние 20 лет развитие шло в сторону увеличения плотности, оставляя размер чипа примерно на одном уровне, добиваясь макси мума производительности и интеграции. В последнее время процесс создания всё более сложных отдельных процессоров с ещё более мелкими транзисторами стал непомерно до рогим. Сихат Сутарджа отмечает, что, столк нувшись с новой реальностью, крупные про цессорные компании переключились на мно гоядерный дизайн. Это работает, но за это пришлось заплатить одним из трёх измере ний – размером, – возможно, навсегда. Хоро шая новость в том, что закон Мура по преж нему не затронут. Сохранить темпы на преж нем уровне можно, но постепенно риски пре кращения развития увеличиваются. Сихат Сутарджа считает, что есть четвёр тое, скрытое, измерение, которое позволит сохранить действие закона Мура и даже про длить его: эффективность. Эффективность объясняет, как всего за 50 лет индустрия смог ла добиться такого прогресса, чтобы превра тить массивные компьютеры размером с дом, нуждающиеся в собственной энергосистеме и мощном охлаждении, в ноутбуки с намного более высокой производительностью. Несколько десятилетий назад эффектив ность была не особенно интересна игрокам рынка, рассуждающим примерно так: «Сред ний чип потребляет ватты, и даже если его потребление постепенно повысится до 100 или 200 Вт, это значение всё ещё меньше, чем у домашних ламп или электроприборов». Но г нСутарджа полагает, что, позволив по лупроводниковой индустрии стать самой энер гоёмкой отраслью на планете, социальный контракт, которым является Закон Мура, был нарушен, и это нечестно. По его мнению, по лупроводниковая индустрия призвана делать мир лучше, а не хуже, являться двигателем прогресса, но не за счёт окружающей среды. Сихат Сутарджа говорит, что если 20% денег на исследования и разработку тра тить на вопросы сокращения энергопо требления чипов на 15% в год, то среднее устройство в 2020 г. будет потреблять лишь 20% того, что требуется ему сегодня. ПК будут требовать 40 Вт, а не 200, как сейчас. Это может показаться сложным, но сегодняшние смартфоны уже потребляют минимальное количество энергии, работая при этом сутки. Если заменить каждый чип в мире на такие новые энергоэффектив ные процессоры, мировой рынок сможет вместить в 5 раз больше электронных про дуктов, чем сегодня, без необходимости строительства новых электростанций. Господин Сутарджа отмечает, что при этом потребитель почти ничего не будет те рять. Следующее поколение чипов будет выходить не раз в 15 месяцев, а раз в 18; ноутбук будет работать на процессоре 2,4 ГГц, а не 2,8, и скидка на iPod будет сде лана не в этом ноябре, а в следующемфевра ле: это небольшая, но необходимая жертва. Таким образом, президент Marvell счита ет, что настало время нового социального контракта, который бы поддержала вся по лупроводниковая индустрия: сохранение общего энергопотребления на текущем уровне. Звучит сложно, но и закон Мура, сформулированный в 1965 г., как тогда ка залось, в 2010 г. работать уже не будет. Это является новой задачей индустрии. Другими словами, Сихат Сутарджа за декларировал то явление, которое уже про исходит. Пользователи должны и даже готовы платить не только за увеличение производительности, но и за уменьшение энергопотребления. http://www.eetimes.com/ В MIT разрабатывают солнечный термохимический аккумулятор До последнего времени человечество ис пользовало энергию солнца лишь двумя спо собами: для нагрева воды как теплоносителя для турбин и для обогрева зданий или пре образуя её в электричество с помощью сол нечных батарей. В 70 х годах прошлого века было предложено аккумулировать энергию солнца с помощью структурных изменений в молекулах специальных веществ. Под воз действием солнечного света такие молекулы меняют свою конфигурацию, переходя в бо лее высокое энергетическое состояние и за пасая таким образом тепло. Обратный про цесс соответственно сопровождается тепло выделением и возвращением структуры молекулы в исходное состояние. Главные достоинства такого термохимического спо соба преобразования – запасённая энергия может храниться в течение долгого времени без заметных утечек и теплоизоляции. В 1996 г. был открыт фульвален тетракарбо нилдирутений (fulvalene diruthenium), который демонстрировал такие необычные свойства. Обратный процесс выделения тепла соеди нением «включался» катализатором или до полнительным нагревом. Минусом стало то, что рутений довольно редкий и дорогой эле мент, что делает термохимический метод пре образования непрактичным. Однако исследо вания группы учёных из Массачусетского тех нологического института (MIT) позволили раскрыть механизм поглощения и освобожде ния энергии этим веществом, что даёт пер спективу найти недорогую замену рутению. По словам Джеффри Гроссмана (Jeffrey Grossman), ведущего специалиста исследова ний, между двумя крайними состояниями фульвален тетракарбонилдирутения сущест вует промежуточный этап с нестабильным состоянием. Именно эта энергетическая сту пень позволяет соединению рутения запасать и хранить энергию в стабильном состоянии. Обнаруженный механизм преобразования да ёт надежду на замену дорогого компонента на более доступный и практичный материал. http://web.mit.edu/ © СТА-ПРЕСС