Integriniai grandynai (IC) yra šiuolaikinių elektroninių technologijų pagrindas ir nuolat diegiami. Nuo išmaniųjų telefonų ir dirbtinio intelekto iki daiktų interneto (IoT) – integrinių grandynų inovacijos skatina transformacijas įvairiose pramonės šakose. Šiame straipsnyje gilinamasi į naujausius technologinius integrinių grandynų pasiekimus, daugiausia dėmesio skiriant penkiems pažangiausiems pokyčiams, kurie formuoja elektroninių gaminių ir sistemų ateitį.

Pažangi proceso technologija: proveržiai 3 nm ir žemiau

Integrinių grandynų proceso technologija yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos jų veikimui, energijos suvartojimui ir dydžiui. Pastaraisiais metais 3 nm ir žemesnės technologinės technologijos palaipsniui įžengė į komercializacijos etapą. Pirmaujantys lustų gamintojai, tokie kaip TSMC ir "Samsung", paskelbė apie masinę šios technologijos gamybą, kuri padeda sumažinti pasaulinį lustų trūkumą. 3 nm proceso technologija, sumažindama tranzistoriaus dydžius, dar labiau pagerina lusto našumą ir žymiai sumažina energijos suvartojimą. Ši technologija ne tik leidžia procesoriams suteikti didesnę skaičiavimo galią, bet ir atneša revoliucinių pokyčių įrenginiuose tokiose srityse kaip išmanieji telefonai, duomenų centrai ir 5G ryšys.

1-1 paveikslas Integrinis grandynas (1)

Kvantinio skaičiavimo lustų kūrimo pažanga

Kvantinė kompiuterija, kaip naujas skaičiavimo modelis, tampa pagrindiniu akcentu integrinių grandynų srityje. Kvantiniai lustai yra pagrįsti kvantinės mechanikos principais ir naudoja kvantinius bitus (qubits), kad pakeistų tradicinius dvejetainius bitus informacijos apdorojimui. Šiuo metu didžiosios technologijų kompanijos visame pasaulyje, tokios kaip IBM, "Google", "Intel" ir Kinijos "Alibaba" bei "Huawei", spartina kvantinės kompiuterijos lustų kūrimą. Nors kvantinės kompiuterijos technologija vis dar yra eksperimentinėje fazėje, jos potencialas yra didžiulis ir ji gali sukelti revoliuciją keliose srityse, įskaitant dirbtinį intelektą, kriptografiją ir optimizavimo problemas.

1-2 paveikslas Integrinis grandynas (2)

"System-in-Package" (SiP) technologijos programos

SiP technologija integruoja kelis lustus į vieną paketą, siūlydama didesnę funkcinę integraciją ir mažesnį dydį nei tradicinė pakuotė. Ši technologija ne tik pagerina įrenginio našumą, bet ir optimizuoja energijos suvartojimą, todėl ji plačiai pritaikoma išmaniuosiuose telefonuose, nešiojamuose įrenginiuose, automobilių elektronikoje ir kitose srityse. Pavyzdžiui, naujausioje "Apple" procesorių serijoje įdiegta SiP technologija, integruojanti procesorių, atmintį ir grafikos procesorių į vieną lustą, todėl padidėja skaičiavimo galia ir pailgėja akumuliatoriaus veikimo laikas.

Adaptyvūs dirbtinio intelekto spartintuvai: tinklo paribio kompiuterija ir išmanusis apdorojimas

Dirbtinis intelektas (DI) pastaraisiais metais tapo pagrindine technologinių inovacijų varomąja jėga, o integrinių grandynų plėtra skatina plačiai paplitusį dirbtinio intelekto pritaikymą. Adaptyvūs dirbtinio intelekto greitintuvai yra lustai, specialiai sukurti dirbtinio intelekto užduotims atlikti ir dirbtinio intelekto algoritmų, tokių kaip gilusis mokymasis ir mašininis mokymasis, skaičiavimui paspartinti. Palyginti su tradiciniais procesoriais ir GPU, AI greitintuvai siūlo didesnį efektyvumą ir mažesnes energijos sąnaudas. Vis dažniau dirbtinio intelekto spartintuvai taikomi tinklo paribio kompiuterijoje, palaikydami dirbtinio intelekto taikomąsias programas tokiose pramonės šakose kaip autonominis vairavimas, išmanusis saugumas ir pramonės automatizavimas.

Pavyzdžiui, NVIDIA A100 AI greitintuvas ir Google TPU (Tensor Processing Unit) yra tipiški AI greitintuvai, kurie žymiai pagerina AI skaičiavimų greitį ir efektyvumą optimizuodami aparatinę įrangą. Toliau tobulėjant dirbtinio intelekto technologijoms, dirbtinio intelekto greitintuvai taps neatsiejama integrinių grandynų dalimi, skatinančia spartų išmaniosios aparatinės įrangos ir išmaniųjų taikomųjų programų augimą.

Aukšto dažnio signalų apdorojimas ir 5G ryšio lustų technologija

Norint palaikyti aukštesnius dažnius ir didesnį pralaidumą 5G tinklo ryšiui, ryšio lustų projektavimui ir gamybai reikalingos pažangesnės technologijos. Šiuo atžvilgiu ypač svarbi aukšto dažnio signalų apdorojimo technologija. 5G ryšio lustai turi ne tik atitikti mažos delsos ir didelės spartos reikalavimus, bet ir palaikyti platesnį dažnių juostų diapazoną bei sudėtingesnes signalo moduliavimo technologijas.

Pavyzdžiui, 5G bazinės juostos lustai, kuriuos pristatė tokios įmonės kaip "Qualcomm" ir "Huawei", naudoja pažangias technologijas, tokias kaip kelių juostų integracija ir milimetrinių bangų technologija, kad žymiai padidintų tinklo perdavimo efektyvumą. Plintant 5G, aukšto dažnio signalų apdorojimo technologija vaidins pagrindinį vaidmenį tokiose srityse kaip išmanieji namai, autonominis vairavimas ir pramoninis daiktų internetas, pakeldama integrinių grandynų technologiją į dar aukštesnį lygį.

Išvada

Integrinių grandynų technologijų pažanga spartina įvairių pramonės šakų skaitmeninę transformaciją. Dėl nuolatinių proveržių 3 nm ir žemesnės technologijos, kvantinės kompiuterijos, sistemos pakete, dirbtinio intelekto greitintuvų ir 5G ryšio lustų srityse būsimi elektroniniai prietaisai taps išmanesni, efektyvesni ir kompaktiškesni. Nesvarbu, ar tai būtų išmanieji telefonai, autonominis vairavimas, dirbtinis intelektas ar 5G tinklai, integriniai grandynai ir toliau vaidins lemiamą vaidmenį. Kadangi technologijos ir toliau tobulėja, galime drąsiai tikėtis, kad integrinių grandynų naujovės vaidins vis svarbesnį vaidmenį artėjančioje technologinėje revoliucijoje.