Группа исследователей во главе с профессорами Стэнфордского университета Мохамедом М. Сабри Али, Субасиш Митра, и Х.-С. Филиппом Вонг планирует протестировать в новых моделях ПК многослойную конструкцию из компьютерных чипов, похожих на «небоскреб», сообщает extremetech. По данным Службы новостей Стэнфордского университета, идея заключается в том, чтобы последовательно вертикально смонтировать процессоры приложений, модули памяти и ряд других компонентов, что приведет к «созданию революционно новой многоуровневой вычислительной системы».

В своем интервью для обзора новостей Стэнфордского университета Вонг отметил, что благодаря технологии наноинженерных вычислительных систем, или N3XT, подобное «электронное супер-устройство» станет надежным источником вычислительной мощности для компьютера, сочетающего в себе «более высокую скорость с меньшими энергозатратами, что обеспечит эффективность работы, в 1000 раз превышающую показатели привычных методов».

Вертикальное монтирование чипов давно воспринимали как весьма достойную альтернативу, способную сыграть важную роль в процессе разработки более эффективной и более мощной вычислительной архитектуры по сравнению с нынешней версией, компоненты которой, как шутят исследователи, соединены на плоскости подобно «одноэтажным пригородным домам». Но создание такого рода «небоскребов» из чипов до сих пор представлялось весьма сложной задачей, ведь не так-то просто надежно соединить между собой несколько кремниевых интегральных схем (ИС) для получения вертикальной конструкции.

Сабри Али, Митра, Вонг и их коллеги утверждают, что нашли другое решение: благодаря «новым наноматериалам», которые пришли на смену традиционным кремниевым микросхемам, они сконструировали необходимый блок из компьютерных чипов. Технология наноинженерных вычислительных систем, или N3XT, предполагает создание слоев из транзисторов на основе углеродных нанотрубок (CNT). Согласно заявлениям исследователей, в итоге вместо относительно ограниченного количества кремниевых микросхем, соединенных проводами в общую вертикальную конструкцию, устройство N3XT позволяет задействовать «миллионы энергоэффективных электронных лифтов, передающих гораздо большие объемы информации на более короткие расстояния, чем традиционные провода».

Вместо привычных проводов, необходимых для подключения скомпонованных чипов, в системе N3XT соответствующие связи между элементами формируются в процессе изготовления последних. Исследователи отмечают, что поскольку производство транзисторов на основе углеродных нанотрубок протекает при более низкой температуре, чем в случае с их кремниевыми аналогами, накладывать компоненты друг на друга, подобно процессорам на модулях памяти, сохраняя при этом целостность крошечных «электронных лифтов», не составляет труда. Кроме того, кремниевые микросхемы приходится изготавливать по отдельности и лишь потом формировать 3D-модели, что исключает возможность интеграции предполагаемых соединений по умолчанию.

А поскольку существуют определенные требования относительно температурного режима традиционных двумерных вычислительных архитектур, позволяющие предотвратить перегрев системы, исследователи также позаботились о внедрении в разработку N3XT системы охлаждения. По данным Службы новостей Стэнфордского университета, инженеры-механики Кеннет Гудсон и Мехди Ашеги работают над инкорпорацией в общую вертикальную конструкцию чипов «теплоизоляционных и охлаждающих слоев». Выводы исследователей были недавно опубликованы в специальном выпуске IEEE Computer.

Что же послужило одним из главных препятствий для внедрения N3XT или технологий вертикального монтирования чипов? Ученые подчеркивают, что глобальная индустрия полупроводников сделала ставку на кремниевые аналоги, что требовало внушительных объемов инвестиций.

По мнению разработчиков «переход от плоских к высотным архитектурам снова повлечет за собой немалые затраты».

Однако идея уж очень заманчива, отметил соавтор статьи о N3XT Крис Ре, специалист Стэнфордского университета в области теории вычислительных машин и систем, обладатель гранта Фонда Макартуров.

В своем интервью для Службы новостей Стенфордского университета Ре пояснил: «Нам не хватает вычислительной мощности для обработки и использования огромных объемов информации, лежащих прямо у нас под носом. А ведь это данные, касающиеся ряда наиболее актуальных задач современного общества от здравоохранения до последствий изменения климата. Мы надеемся, что, возможно, проект N3XT позволит увеличить потенциал и решить, наконец, хотя бы некоторые из этих проблем».