IBM investe tre miliardi di dollari per l'era post-silicio

IBM investe tre miliardi di dollari per l'era post-silicio

Arrivare velocemente ai 7 nanometri e delineare la strada per l'evoluzione successiva: sono questi gli obiettivi delle attività di ricerca e sviluppo di Big Blue per i prossimi cinque anni

di Andrea Bai pubblicato il nel canale Scienza e tecnologia
IBM
 

IBM e le strade attualmente aperte

Le attività di ricerca di IBM spazieranno in varie aree che vanno oltre le tecnologie produttive attuali:

-Computazione neurosinaptica: IBM sta lavorando su una tecnologia che si allontana dall'approccio attuale, e vecchio di decenni, di eseguire un'operazione dopo l'altra, in direzione di un comportamento più simile a quello del cervello umano, progettando un'architettura basata su elementi che imitino neuroni e sinapsi. IBM spera di poter realizzare un sistema da 10 miliardi di neuroni capaci di operare parallelamente e interconnessi da 100 mila miliardi di sinapsi, in grado di consumare meno di un kW di potenza e occupando meno di due litri di volume.

-Computazione quantistica: tecnologia che anch'essa si allontana dall'approccio digitale di oggi, dove i bit rappresentano due valori, 0 o 1. La computazione quantistica si basa invece sui qbit che possono assumere entrambi questi valori simultaneamente, caratteristica che teoricamente può essere sfruttata per compiere più operazioni allo stesso tempo. Alcuni computer quantistici sperimentali sono arrivati sul mercato, come ad esempio il progetto D-Wave di Google e della NASA.

-Materiali III-V: i chip odierni fanno uso di silicio e germanio, che fanno parte del gruppo IV della tavola periodica degli elementi. Chip dalle maggiori prestazioni possono essere costruiti utilizzando elementi dei gruppi III e V (l'arseniuro di gallio è un composto di questi elementi, ad esempio). Le prestazioni superiori sono assicurate da una maggior mobilità elettronica, che determina quanto velocemente i transistor possono accendersi e spegnersi. Si tratta però di una strada che oggi non è economicamente sostenibile per l'elettronica su larga scala. Secondo IBM è però un'opzione molto valida, anche per la riduzione del consumo energetico.

-Nanotubi di carbonio: gli atomi di carbonio possono unirsi in strutture tubolari. IBM sostiene che i nanotubi di carbonio siano un candidato ideale per l'evoluzione oltre i 7 nanometri e per sosituire il silicio nel ruolo di semiconduttore. I nanotubi possono essere usati per transistor di dimensioni ancor più piccole e l'elevata velocità di accensione/spegnimento potrebbe portare ad un incremento di prestazioni di 5 o 10 volte rispetto al silicio.

-Grafene: è un parente stretto dei nanotubi di carbonio e si tratta di un reticolo di atomi di carbonio spesso appena un atomo. Gli elettroni si muovono più velocemente che nel silicio, e questo materiale potrebbe essere usato per operazioni come la gestione di segnali radio ad alta frequenza.

-Transistor ad effetto tunnel: l'effetto tunnel oggi è un problema, ma potrebbe essere in realtà sfruttato per pilotare la corrente elettrica in un transistor portando all'impiego di una tensione inferiore e conseguentemente ad un minor consumo e ad una minore temperatura d'esercizio. Secondo IBM i transistor ad effetto tunnel possono ridurre i consumi di un fattore 100.

-Fotonica basata sul silicio: i fotoni si muovono più velocemente degli elettroni e non producono il surriscaldamento che l'elettricità genera fluendo attraverso i conduttori. Questo è il principale vantaggio della fotonica basata sul silicio, che usa i chip per generare e ricevere segnali. E' inoltre possibile trasmettere varie frequenze della luce, compattando così più informazione in un segnale. Il networking basato su fibra ottica è oggi ampiamente sfruttato, ma economicamente sostenibile solo per lunghe distanze. IBM è tra le realtà che lavorano per accorciare questi collegamenti, portandoli a connettere computer all'interno di datacenter e componenti all'interno di uno stesso computer. Non ci sono, però, ancora tabelle di marcia definite per la commercializzazione di questo tipo di tecnologia, anche se IBM vi è al lavoro da molti anni, raggiungendo inoltre traguardi significativi, come abbiamo avuto modo di dettagliare in questo articolo.

"Prevediamo che per poter arrivare ai 7 nanometri e oltre dovremo disporre di architetture a semiconduttore, di nuovi strumenti e nuove tecniche di produzione entro la fine del decennio. Questo è il motivo per cui è critico, per noi, compiere ora significativi investimenti nella ricerca e nello sviluppo per dimostrare quali innovazioni a 7 nanometri saranno utili, ancor prima che possano essere commercializzate" ha sottolineato Chen.

Interessanti anche le considerazioni di Tom Rosamilia, senior vice president IBM System and Technology group, il quale osserva: "Nei prossimi dieci anni i sistemi hardware saranno sostanzialmente differenti, con i nostri scienziati ed ingegneri che porteranno al limite le innovazioni nel campo dei semiconduttori, allo scopo di esplorare il futuro dopo il silicio".

I 7 nanometri rappresentano uno snodo cruciale nel mondo della miniaturizzazione tencologica dal momento che vi sono forti possibilità che il raggiungimento di questo traguardo possa coincidere con la fine della legge di Moore che, sebbene enunciata in vari modi sin dalla sua formulazione, indica sostanzialmente la capacità di raddoppiare ogni due anni il numero di transistor presenti in un chip di silicio. Nel corso di 30 anni la legge di Moore ha di fatto descritto una evoluzione ed un progresso ad un ritmo senza pari, consentendo di realizzare architetture che sono passate da 1MHz a 5GHz, ovvero un incremento di 5000 volte.

E' comunque bene osservare, come già sottolineato in passato da varie aziende e luminari del mondo dei semiconduttori, che il raggiungimento dei limiti della legge di Moore sarà più una questione economica che fisica: pur con il raggiungimento di limiti fisici, procedere sulla strada della miniaturizzazione con l'approccio che si è adottato fino ad ora sta portando a costi che si fanno sempre più insostenibili. Da qui nasce l'esigenza di cercare strade alternative (oltre alle varie attività di ricerca di IBM consigliamo anche la lettura dell'articolo sul Transistor Vacuum-Channel pubblicato nelle scorse settimane), percorribili in maniera più economica e che possano assicurare una lunga prospettiva di evoluzione futura.

13 Commenti
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Notturnia14 Luglio 2014, 16:40 #1
neurosinapsi.. stanno per arrivare i robot di Asimov :-D mi piacerebbe vederli prima di morire.. datevi una mossa che non ho che 40-45 anni di aspettativa di vita.. su su..
palleggiatore14 Luglio 2014, 17:24 #2
meglio che i robot di asimov rimangano nei libri.
sarebbe invece utile se investissero queste cifre per riciclare buona parte dei miliardi di cpu già prodotte, vabbè che per produrre profitti basta produrre oggetti nuovi fino all'esaurimento delle risorse naturali ma visto che non siamo su questo pianeta che per qualche decina di anni e viviamo sulle spalle dei nostri figli e nipoti...
Notturnia14 Luglio 2014, 21:27 #3
@palleggiatore.. il silicio delle cpu già viene recuperato in india.. ma riusare quelle cpu sarebbe ridicolmente stupido visto il consumo per TFlop che hanno.. per cui .. per fortuna che non inventano come riusarle.. sul riciclo poi non ci sono problemi.. si fa già.. preoccupati del silicio dei miliardi di pannelli FV che fra 20 anni verranno smaltiti.. solo in italia ce ne sono installati oltre 200 milioni..
calabar14 Luglio 2014, 23:28 #4
La gente in questo forum si stupisce quando IBM vende le proprie divisioni PC o le proprie fabbriche, ma non c'è nulla di cui stupirsi: IBM ha sempre puntato sull'innovazione, e in questo articolo vengono mostrati alcuni rami di sviluppo molto interessanti.

In particolare ho trovato interessante quanto scritto sulla Computazione neurosinaptica: quelli sono numeri da cervello umano. Certo, il consumo è un po' elevato, ma è un buon inizio.

PS: il paragone con il capello umano mi pareva fosse un po' sballato. Secondo wikipedia lo spessore medio di un capello umano varia da 18 a 180 µm, quindi anche prendendo il valore minimo i conti non tornano. Poco importante comunque.
Personaggio15 Luglio 2014, 11:42 #5
Quando un architettura a particelle subnucleari (ordine dei femtometri)?
Nhirlathothep15 Luglio 2014, 11:58 #6
sono un fiero fanboy della IBM, secondo me sono inarrivabili da sempre
rigelpd15 Luglio 2014, 13:11 #7
La legge di Moore è già finita: i primi processori costruiti con processo produttivo a 22nm sono usciti in commercio in aprile 2012, prima della primavera 2015 non usciranno i processori a 14nm, se la legge di Moore fosse stata ancora valida avremmo dovuto avere i processori a 14nm in commercio già da qualche mese.
Rubberick15 Luglio 2014, 13:24 #8
Originariamente inviato da: rigelpd
La legge di Moore è già finita: i primi processori costruiti con processo produttivo a 22nm sono usciti in commercio in aprile 2012, prima della primavera 2015 non usciranno i processori a 14nm, se la legge di Moore fosse stata ancora valida avremmo dovuto avere i processori a 14nm in commercio già da qualche mese.


La legge di Moore è finita da quando AMD ha fatto cavolate strapagando ATI e ci ha privato di quel poco di parvenza di concorrenza che c'era. Se fossimo in un vero regime di concorrenza avremmo portatili con 16 core nativi ora.

Altro che 4 core con ht pietosi che ci stiamo portando avanti da 3-4 anni..
Mparlav15 Luglio 2014, 13:28 #9
IBM ha sempre mostrato una capacità unica nell'anticipare le tendenze tecnologiche, liberandosi subito dei rami aziendali prossimi alla fine.

Loro non aspettano nemmeno che il "ramo" si secchi prima di tagliarlo

Hard disk, PC fissi e portatili, server x86 sono gli esempi più eclatanti ma non gli unici.

Liberarsi delle linee di produzione e fab basate sul tradizionale "silicio" è solo l'ultimo della serie, sicuramente perchè il passaggio a nuovi processi e materiali richiede investimenti ben inferiori ai tradizionali die shrink degli ultimi 30 anni.
3B di $ sono tanti, ma nulla in confronto al passaggio da 22 a 14nm: TSMC ed Intel tirano fuori 3-4 volte quella cifra, in un solo anno.

IBM brevetterà nuovi processi e materiali (non dimentichiamo che IBM è prima al mondo per patent), poi passerranno alla vendita ai diretti interessati.
Pier220415 Luglio 2014, 13:57 #10
Si ma non hanno detto quale sarà il materiale che intendono sperimentare nell'era post silicio.
Si parla di varie cose:

Tra le opzioni a disposizione vi sono praticamente tutte le strade che sono state oggetto, in questi ultimi anni, di attività di ricerca, sia da parte di IBM stessa, sia da parte di altre aziende e del mondo universitario: nanotubi di carbonio, grafene, fotonica basata sul silicio, comutazione quantistica, architetture neurali e sostituti del silicio in grado di operare velocemente anche a dimensioni non ridotte

Insomma c'è tutto, a meno di ovvi segreti che vogliono celare direi che non sanno ancora dove partire.

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