Producenci układów scalonych uczynili swoje produkty coraz mniejszymi, ale napotykają na granice tego, ile mocy obliczeniowej można zapakować w jeden układ. Rekordowy układ ominął ten problem i mógłby doprowadzić do produkcji bardziej zrównoważonych urządzeń elektronicznych.
Od lat 60. XX wieku, zwiększanie mocy elektroniki oznaczało zmniejszanie i bardziej gęste upakowanie ich podstawowych składników – tranzystorów – na układach scalonych. Ten trend został słynnie uchwycony przez prawo Moore’a, które sugeruje, że liczba komponentów na mikroukładzie będzie podwajać się co roku. Ale to prawo zaczęło słabnąć około 2010 roku. Xiaohang Li z King Abdullah University of Science and Technology w Arabii Saudyjskiej i jego koledzy pokazali teraz, że instead of going down in size, the way out of this conundrum may be to build upwards.
Zaprojektowali układ, który ma 41 pionowych warstw dwóch różnych typów półprzewodników oddzielonych materiałem izolującym – stos tranzystorów około 10 razy wyższy niż jakikolwiek dotychczas wykonany. Aby przetestować jego funkcjonalność, zespół wykonał 600 kopii, z których wszystkie miały zbliżoną wydajność, i użył niektórych z tych ułożonych układów do wykonania kilku różnych podstawowych operacji, których potrzebują komputery lub urządzenia sensoryczne. Układy te wykonały podobne zadania jak niektóre tradycyjne, nieskalowane.
Li twierdzi, że produkcja tych stosów wymaga mniejszych metod zużywających energię niż bardziej standardowa produkcja układów scalonych. Członek zespołu Thomas Anthopoulos z University of Manchester w Wielkiej Brytanii twierdzi, że nowy układ niekoniecznie musi prowadzić do nowych superkomputerów, ale jeśli mógłby być użyty w powszechnych urządzeniach takich jak inteligentne urządzenia domowe i urządzenia zdrowotne do noszenia, zmniejszyłby ślad węglowy przemysłu elektronicznego, oferując jednocześnie więcej funkcjonalności z każdą dodaną warstwą.
Jak wysoki mógłby być ten stos? „Nie ma praktycznie żadnych ograniczeń. Możemy tak dalej działać. To tylko kwestia potu i łez” – mówi Anthopoulos.
Jednak pozostają wyzwania inżynieryjne, jeśli chodzi o to, jak gorący może się stać układ przed awarią – mówi Muhammad Alam z Purdue University w Indianie. To trochę jak próba pozostania chłodnym, nosząc kilka kurtek naraz, ponieważ każda warstwa dodaje ciepła. Aktualny limit ciepła układu wynoszący 50°C powinien zostać zwiększony o kolejne 30 stopni lub więcej, aby stało się to praktyczne do użytku poza laboratorium, dodaje Alam. Jednak według niego, jedynym sposobem postępu elektroniki w najbliższym czasie jest właśnie to podejście i wzrost wertykalny.
