Kisel-free hårdvara: material och teknik som gör det möjligt

0 Shares

Kisel är utan tvekan baselementet för konstruktion av halvledare och all nuvarande halvledarteknik bygger på att dra fördel av kiselgöt för att skapa nya chips, eftersom detta material har utmärkta egenskaper för denna uppgift. Det är därför vi inte kan förvänta oss användningen av kisel-free elektronik att ens ge oss en föreställning som kommer nära det.

Kisel-free hårdvara: material och teknik

Det finns dock marknader där användningen av chips byggda utan kisel lovar att bli revolutionerande och ta en 180º sväng, förutom att förändra hur vi interagerar på en daglig basis. Det är tydligt att processorer baserade på kisel-free elektronik har ett stort antal användbara utgångar. Låt oss därför titta på några exempel som utvecklats under senare år.

Nanomagnetisk logik och kolnanorör

Lógica nanomagnética sin silicio

En av nycklarna för att få användning av andra material än kisel är att ersätta användningen av elektriska signaler med alternativa former. En av dem är nanomagnetiska logik, som bygger på användningen av nanomagneter där det är möjligt att bygga processorer med andra metaller än kisel. Eftersom ingen elektrisk ström skulle användas, arbetar dessa processorer med mycket låg förbrukning och skulle göra det möjligt att implementera dem på platser där energiberoende för att driva processorn inte längre skulle vara ett problem.

En annan lösning är kolnanorör, som bygger på användning av grafenmolekyler som har den speciella egenskapen att kunna användas som halvledarmaterial som kisel, och därför förväntas det vara det material som lovar mest när det gäller byt ut kisel. För tillfället har ingen kommersiell processor tillkännagivits och därför för massmarknaden. Grafen ses dock som ett material designat för att lösa några av de inneboende problemen med kisel och ses mer som ett framtida och ersättningsmaterial snarare än ett alternativ.

Plast och silikon-free mikrokontroller

PlasticARM bearbetare av plasticco i silicium

I juli 2021 presenterade ARM vad de kallade PlastARM , den första processorn helt byggd i plast i historien och nej, föreställ dig inte något som kan jämföras ens med en low-end smartphone APU, eftersom det är en mycket rudimentär enkelkärnig mikrokontroller med en 32-bitars kärna baserad på ISA ARMv7 , 128 byte RAM och 456 byte ROM, detta är en implementering av Cortex M0. Naturligtvis med en mycket blygsam hastighet på 20 kHz , så det finns en enorm marginal för förbättringar, även om vi tar hänsyn till vilken typ av material som används, och det är att plast inte exakt är känt för att vara just ett ledande element i elektriciteten.

Vilken är dess främsta fördel? De är mycket billiga att tillverka jämfört med ett konventionellt chip. Och vilken nytta har detta? Tja, många, till exempel, kan vi placera den i matbehållaren och kombinera den med små sensorer som varnar för matens tillstånd hela tiden och detta skulle inte vara det enda verktyget, eftersom det också skulle tjäna till att lagra information som t.ex. som dess kemiska sammansättning, dess näringstillskott eller till och med dess allergener. Och saken är inte begränsad bara till mat, utan också till vad som är kläder. Har du slängt etiketten på ditt favoritplagg och gjort oreda när du tvättar det? Oroa dig inte för det, eftersom du kommer att kunna kontrollera informationen igen.

Ett annat verktyg skulle vara för konstruktion av kort och/eller kort i brädspel, där varje element som har en av dessa kisel-free mikrokontroller kan interagera direkt med andra kort eller till och med med spelplanen. Vi kan till och med hitta merchandising- och marknadsföringselement med den här typen av integrerade marker som interagerar med andra enheter. Tänk dig till exempel att köpa en bakfärdig produkt där du bara behöver kommunicera plastmikrokontrollern med ugnen och att denna konfigureras direkt. Som du kan se finns det många verktyg och säkert är de allra flesta kvar i pipelinen.

Glas, optiska gränssnitt och “kisel-free hårdvara”

CPU-portada sin silicio

Vi ska fuska här, eftersom glas delvis är gjort av kisel. När vi hänvisar till kisel-free processorer eller hårdvara, hänvisar vi till de som inte är byggda av renat kiselgöt, så glas faller inom denna kategori. Vi har exemplet med IonQ företag som har lyckats utveckla grundläggande element för konstruktion av processorer med detta material.

Vi har redan sagt att det stora problemet idag för att avancera hårdvara ligger i energikostnaden för datarörelse. Ett problem som på hem-PC-nivå inte påverkar oss, men det är bogeyman av framtida design i de mest kraftfulla superdatorerna. Hur kan man lindra problemet med konsumtion och öka prestandan? Användningen av optiska gränssnitt där istället för att använda elektroner, används fotoner för att överföra information.

Problemet är att konstruktionen av en glaskonstruktion är mycket dyrare och mindre flexibel än en plastkonstruktion. Och för tillfället utanför gränssnitt för att koppla ihop grafikkort på stort avstånd eller för konstruktion och mellanläggare Det verkar inte finnas någon efterfrågan på massmarknaden för användning av höghastighetsgränssnitt byggda utan kisel. Låt oss inte glömma att användningen av processorer baserade på flera chips på en interposer inte är det dagliga brödet och därför kommer det att ta tid att se glasinterposers och säkert i produkter med en mycket begränsad cirkulation eller för mycket specialiserade marknader.

0 Shares