Nanoprzyszłość
-
- 16.06.2009
Bardzo ciekawym pomysłem, na razie jeszcze niemożliwym do realizacji, byłoby opracowanie komputera kwantowego. W tej chwili problemem jest krótki czas istnienia cząstki, która zawiera znany lub wytworzony spin (rzędu piko- lub nanosekund), co uniemożliwia wykonanie żadnych operacji obliczeniowych. Jeśli udałoby się przedłużyć czas życia cząstek z określonymi spinami, uzyskałoby się pokaźną moc obliczeniową i możliwość rozwiązywania problemów, które są poza zasięgiem klasycznych komputerów. Jednym z kierunków rozwoju może być również wykorzystanie obu podejść - klasycznego i spintroniki, aby opracować procesory, które będą wymagać znacznie mniej energii od dzisiejszych.
Praca nad superpamięcią
Przykładem już dostępnej technologii w nanoskali mogą być nowe pamięci magnetyczne, które do podtrzymania informacji nie potrzebują w ogóle energii, a odczyt i zapis odbywa się z prędkością porównywalną do niektórych pamięci DRAM. Pamięci magnetyczne mogą znaleźć zastosowanie w urządzeniach kosmicznych, lotniczych lub militarnych, rejestratorach do zastosowań specjalnych, w przenośnych aparatach i kamerach cyfrowych, komputerach przenośnych, kartach inteligentnych, telefonach komórkowych oraz urządzeniach PDA i odtwarzaczach multimedialnych.
Pierwsze seryjnie produkowane scalone pamięci MRAM już zastępują pamięci DRAM oraz Flash i pracują w satelitach telekomunikacyjnych, np. w japońskim SpriteSat, który wykorzystuje moduły firmy Freescale. Innym zastosowaniem, w którym MRAM się sprawdza, jest wysoko wytrzymała elektronika przemysłowa. Everspin dostarczył ponad 100 tys. modułów MRAM, o pojemności 4Mb każdy, dla Siemens Industry Automation. Układy te od dwóch lat bezawaryjnie pracują w ekranach dotykowych tej firmy.
Jedną z cech, które charakteryzują dzisiejsze mikroprocesory, jest ich większa wrażliwość na promieniowanie kosmiczne, a więc promieniowanie jonizujące o wysokiej energii. Wynika to ze znacznego zmniejszenia rozmiarów pojedynczych elementów mikroprocesora (pierwsze procesory Pentium produkowano w procesie 800 nm, dzisiaj standardem jest 45 nm). Wysokoenergetyczny kwant promieniowania kosmicznego wywoła znacznie poważniejsze efekty w przypadku małych struktur. Niemniej odpowiednia konstrukcja umożliwia minimalizację tych problemów.
Dzisiejsze mikroprocesory charakteryzują się znacznie mniejszym zapotrzebowaniem na energię niż starsze konstrukcje o tej porównywalnej wydajności. Najbardziej jaskrawym porównaniem jest zestawienie poboru mocy popularnego kilka lat temu procesora Pentium IV (nawet rzędu 70 W) z obecnie sprzedawanym Atomem (poniżej 2,5 W). Powstałe całkiem niedawno pamięci magnetyczne MRAM charakteryzują się prędkością pracy zbliżoną do pamięci DRAM (30 ns), znacznie szybszą niż Flash. Najważniejszą z zalet tych pamięci jest nieulotność danych po zaniku napięcia, wysoka trwałość (brak efektu niszczenia komórki przez wielokrotne procesy zapisu, jak w pamięciach Flash), brak elementów ruchomych i stosunkowo niskie zapotrzebowanie na energię.
