Современные тренды в IT технологиях

Современные тренды в IT технологиях

1. 3D интегральные схемы

3D интегральные схемы — трехмерная интегральная схема, построенная путем вертикального объединения различных микросхем в один корпус. Внутри корпуса устройства соединены между собой с помощью кремниевых переходников или гибридных соединений. Целью разработки 3D ИС было увеличение производительности при вычислительных операциях с одновременным снижением энергопотребления.

Понятно, что для 2D-систем повышение производительности означает увеличение площади кристалла и потребляемой мощности. Архитектура 3D ИС позволяет увеличить плотность вычислительных элементов при той же или меньшей мощности и при сохранении и даже уменьшении площади. Это приводит к уменьшению размера электронных устройств. 

В двумерных ИС каждый кристалл размещается отдельно на печатной плате. Затем несколько матриц в одних и тех же корпусах соединяются проводящими дорожками. Укладка нескольких кристаллов друг на друга в одной ИС позволяет экономить много места, а меньшее расстояние между «упакованными» таким образом кристаллами позволяет быстрее обмениваться данными между ними, да еще и с меньшим потреблением энергии.

Передача данных между кристаллами, расположенными друг над другом, осуществляется через кремниевые переходники, встроенные в нижний кристалл. Эти переходники представляют собой вертикально расположенные «столбики», которые также состоят из проводящего материала (преимущественно из меди). Объединение кристаллов в один корпус вместо нескольких корпусов на печатной плате увеличивает плотность ввода-вывода в 100 раз. И благодаря новейшим технологиям передача энергии на бит уменьшается до 30 раз.

2. Универсальная память

Так называемая «универсальная память»— система памяти следующего поколения, обладающая сверхплотной структурой и способная заменить собой буквально всё — от флэш-памяти в цифровых камерах до жестких дисков любого типа.

По оценкам экспертов, через 15-20 лет мы, скорее всего, сможем уместить содержимое всех DVD, когда-либо просмотренных нами, всего лишь на одном компактном устройстве.

Статическая и динамическая оперативная память, используемая в современных ноутбуках и ПК, работает достаточно быстро, но требует слишком много места и энергии. Флеш-память плотная и энергонезависимая, но она слишком медленная для компьютеров. Универсальная память сочетает достоинства обеих и при этом предлагает значительно большую надежность и долговечность.

Ячейки структуры универсальной памяти сделаны из углеродных нанотрубок, каждая из которых меньше 0,0001 толщины человеческого волоса. Когда на ячейку подается небольшое напряжение, нанотрубки прогибаются, касаются электрода и замыкают цепь, сохраняя цифровое значение. Нанотрубки остаются на месте даже при отключении напряжения, что значительно увеличивает долговечность устройства. А высокая плотность обеспечивает гораздо больший объем памяти для мобильных устройств. 

Окончательное усовершенствование технологии, когда каждая нанотрубка кодирует один бит, позволит хранить триллионы битов на квадратный сантиметр, то есть в тысячи раз больше, чем это возможно сегодня. Для сравнения: обычный DVD содержит менее 50 миллиардов битов.

Кроме того, подвешивание нанотрубок — не единственный способ создания универсальной памяти. Другие технологии включают магнитную память с произвольным доступом, которую разрабатывают Motorola и IBM, и молекулярную память, где лидером исследований является Hewlett-Packard(Хэвлэтт-Пакард). Но отраслевые эксперты наблюдают за прогрессом Nantero(Нантеро) с большим оптимизмом. В случае успеха этот новый вид памяти позволит нам пользоваться громадными объемами памяти на любом устройстве, и проблема частой покупки внешних накопителей утратит актуальность.