무어의 법칙의 끝: 미래를 위한 준비

의심할 여지 없이 우리의 현대 생활은 컴퓨터에 의존하고 컴퓨터는 실리콘 기반 프로세서 칩에 의존합니다. 더 나은 처리 능력으로 인해 컴퓨터는 시간이 지남에 따라 계속 개선됩니다.

무어의 법칙은 컴퓨터 칩이 더 빨라지고 에너지 효율적이며 예측 가능한 속도로 생산하는 것이 더 저렴하다는 관찰입니다. 약 18개월마다 실리콘 칩에 배치되는 트랜지스터의 수가 두 배가 됩니다. 각각의 새로운 세대의 컴퓨터 칩은 이전보다 성능 향상이 적습니다.

무어의 법칙은 뉴턴의 세 가지 운동 법칙과 같은 법칙이 아닙니다. 대신 칩 제조 산업에서 일어나고 있는 일을 관찰한 것입니다.

무어의 법칙이 끝날 것입니다. 더 이상 단일 실리콘 칩에 더 이상 프로세서를 장착할 수 없는 때가 올 것입니다. 실리콘 칩은 성능과 효율성 면에서 정점에 도달한 것 같다. 종료되면 실리콘 칩은 더 이상 추가 트랜지스터를 수용할 수 없습니다. 그러나 새로운 컴퓨터와 기술에는 더 강력하고 민첩한 프로세서가 필요합니다.

일부 사람들은 적어도 2025년까지 무어의 법칙 스타일의 속도 개선이 있을 수 있다고 믿지만 실행 가능한 대체 장치가 준비되기 전에 무어의 법칙이 끝날 위험이 있으므로 오늘날 실리콘 기반 컴퓨팅을 위한 대안을 모색해야 합니다. .

양자 컴퓨팅

양자 컴퓨팅은 양자 물리학의 힘을 사용하여 아원자 입자의 힘을 이용합니다. 그것은 그들이 “큐비트”라고 부르는 것이 제공하는 현재 상상할 수 없는 처리 능력과 속도를 제공할 것입니다.

현재 양자 컴퓨팅의 주요 문제는 이 개념으로 작업하는 사람들이 기존의 실리콘 기반 기술을 사용하여 작업이 이미 완료되는 속도를 아직 넘어서지 못했다는 것입니다. 그 속도는 손이 닿지 않는 곳에 남아 있습니다.

그래핀과 탄소 나노튜브

그래핀은 지구상에서 가장 강한 물질로 여겨지는 탄소 원자의 단일 층입니다. 강철보다 200배 더 강하면서도 원래 길이의 20~25%를 더 늘릴 수 있을 만큼 탄력이 있습니다. 매우 가볍고 다른 알려진 재료보다 열과 전기를 더 잘 전달합니다. 그래핀은 탄소로 이루어져 있어 매우 풍부하지만 상업 생산이 가능하려면 몇 년이 걸릴 수도 있다.

그래핀은 스위치로 사용할 수 없습니다. 실리콘 반도체는 전류로 켜고 끌 수 있지만 그래핀은 할 수 없기 때문에 그래핀을 사용하면 꺼지지 않는 컴퓨터가 된다.

그래핀이 실리콘 칩을 대체할 수 있다면 접을 수 있는 노트북, 초고속 트랜지스터, 깨지지 않는 휴대폰과 같은 기술의 가능성을 봅니다.

나노자기 논리

NML은 나노자석 배열에 의존합니다. 이 자석의 크기는 수 나노미터에서 수백 나노미터에 이릅니다. 나노자석은 실리콘처럼 작동하지만 대신 이 프로세스는 이진 코드를 생성하기 위해 자화 전환에 의존합니다. 쌍극자 대 쌍극자 상호작용(자석의 북극과 남극의 상호작용)을 이용하여 데이터를 전송하고, 전기를 필요로 하지 않기 때문에 소량의 전력만 있으면 구동된다.

콜드 컴퓨팅

이것이 반드시 새로운 기술은 아니지만 제조업체가 무어의 법칙의 수명을 연장하는 방법으로 보는 개념입니다. 칩의 온도를 낮추면 전류 누설이 줄어듭니다. 그 차가운 온도는 트랜지스터가 전환되는 문턱 전압을 낮출 것입니다. 콜드 컴퓨팅을 사용하면 메모리 성능과 성능을 4~10년 더 확장할 수 있습니다.

화합물 반도체

둘 이상의 원소로 만든 반도체는 실리콘만 사용하는 것보다 빠르고 효율적입니다. 이러한 반도체는 이미 사용 가능하며 곧 5G 및 6G 휴대폰에 적용되어 더 빠른 속도, 더 작은 크기 및 더 나은 배터리 수명을 제공할 것입니다.

원자

기술은 물질을 원자 수준까지 조작할 수 있는 수준까지 발전했습니다. 칩 기술도 예외는 아닙니다. IBM은 단일 원자에 데이터를 저장할 수 있는 방법을 고안했습니다. 오늘날 단일 1 또는 0을 저장하려면 100,000개의 원자가 필요합니다.

원자는 본질적으로 불안정하므로 이것이 실행 가능한 옵션이 되려면 오류 수정과 같은 것에 대한 더 많은 논리가 필요합니다.

대체 가능성이 가장 높은 것은 무엇입니까?

화합물 반도체는 오늘날 실행 가능한 실리콘 기반 프로세서를 위한 유일한 옵션입니다. 그 외에도 현재 가장 유망한 기술은 나노 자기 컴퓨팅의 사용입니다. 또한 미래의 컴퓨터에는 서로의 단점을 상쇄하기 위해 다양한 기술 계층이 포함될 수 있습니다. 그러나 현재로서는 아무도 미래의 컴퓨터가 어떤 모습일지 정확하게 예측할 수 없습니다.

트레이시 로젠버거

Tracey Rosenberger는 학습 향상을 위해 기술을 사용하여 초등학교 학생들을 가르치는 데 26년을 보냈습니다. 이제 그녀는 유용한 기술을 교사 및 기술이 위협적이라고 생각하는 모든 사람과 공유하게 되어 기쁩니다.