Новости по теме «В Эйндховене создали светоизлучающий кремниевый сплав»

Учёные долгое время обсуждали возможность использования устройств на основе молекул ДНК для ускорения расчётов. Ранее учёные уже демонстрировали возможности ДНК в устройства для кодирования данных в очень малых масштабах. Новая же разработка пошла дальше, предложив непосредственную обработку данных. Благодаря чипу с ДНК-субстратом можно проводить расчёты и управлять большим объёмом данных на одном компоненте.

Исследование с демонстрацией ДНК-чипа было опубликовано в журнале PLOS One. Авторы статьи уверяют, что ДНК является превосходным решением для хранения данных и делают это более компактно, чем современные решения для памяти. Кроме того, делает это более надёжно. Ранее Microsoft уже предлагала использовать ДНК для хранения больших массивов данных, и вот теперь такая концепция нашла своё первое отражение в реальности.

Тем не менее, речь идёт лишь о первой попытке учёными хранить и обрабатывать данные столь необычным образом. В будущем, как считают авторы, ДНК в микросхемах позволит кардинально сократить время обучения ИИ-моделей, поскольку данные и обработка будет проходить на одной микросхеме.

Чтобы ДНК смог использоваться в промышленности данный чип предстоит масштабировать. Однако подтверждение концепции уже здесь, и оно весьма многообещающее.

В Колумбийском Университете Нью-Йорка занимаются исследованием возможности использования новых материалов, отличных от кремния. Кремниевые полупроводники довольно хороши. Используя их, люди полагаются на поток электронов для передачи данных. Однако это поток рассеянный, много энергии теряется в тепло, что замедляет передачу данных из точки А в точку В.

Милан Делор, руководитель группы исследований, предлагает использовать новый, более эффективный полупроводник Re6Se8Cl2. Этот суператомный материал характерен тем, что носителем информации являются не электроны, а экситоны — квазичастицы, которые не несут заряда, а несут возбуждённое состояние атомов. Экситоны движутся медленнее электронов в кремнии, однако это движение строго направленное, а потому частицы пересекают ту же дистанцию быстрее, причём быстрее в несколько сотен и даже тысяч раз.

Однако у материала есть одна проблема — он очень дорог: рений является одним из самых редких металлов на Земле и в промышленности его получают, улавливая пыль при выплавке молибдена.

То, что мировая микроэлектроника находится в кризисе — ни для кого не секрет. Некоторые компании ожидают, что скоро ситуация с дефицитом улучшиться, однако аналитики считают иначе. В настоящее время дефицит микросхем привёл к тому, что заказчики заключают контракты на производство как можно раньше, в результате время ожидания заказанных микросхем выросло до 20,2 недель. Таким образом, микросхемы, которые заказаны сегодня, поступят только в январе 2022 года.

При этом время ожидания сильно отличается в разных сегментах. К примеру, самым пострадавшим оказался сектор микроконтроллеров, которые нужно ожидать 26,5 недель. А вот чипы управления питанием поставляются даже быстрее, чем раньше, что хоть немного скрашивает эту новость.

Индустрия ожидает, что дефицит продлится и в 2022 году, и может просуществовать в некоторых отраслях аж до конца 2023 года.

Безусловно, производители ищут выход из этой ситуации, пробуют различные материалы, которые позволят им и дальше сокращать размеры транзисторов. И вот, вслед за IBM, которая анонсировала 2 нм техпроцесс, крупнейший мировой производитель микросхем, TSMC, при поддержке Национального университета Тайваня и Массачусетского института технологии, объявил о разработке материала под названием полуметаллический висмут, который должен обеспечить возможность производство чипов с элементами в 1 нм в будущем.

По мере уменьшения размеров элементов производители сталкиваются с растущим влиянием их сопротивления и снижением силы тока на контатных электродах, которые отвечают за подачу питания. Согласно проведённому исследованию, использование полуметаллического висмута в качестве контактных электродов транзисторов может значительно снизить сопротивление и повысить силу проходящего тока. И всё это на контактах толщиной в 1 атом.

Пока технология находится на экспериментальном этапе, так что до коммерческой реализации 1 нм микросхем придётся подождать несколько лет.

Имплантируемый чип, производимый TSMC, имеет размеры песчинки, а рассмотреть его можно лишь в микроскоп. Его объём менее 0,1 мм³, а вместо традиционного радиочастотного метода бесконтактного питания и связи, команда полагается на ультразвук.

Отмечается, что традиционная имплантируемая электроника имеет куда больший объём, зачастую состоит из разных микросхем, пакетов, проводов и внешних модулей связи. Кроме того, многие из них для питания используют батареи.

В качестве прототипа команда исследователей представила чип, вводимый в тело человека гиподермической иглой. Этот чип способен измерять температуру тела. А вот будущие варианты смогут осуществлять мониторинг других параметров, таких как кровяное давление, сатурацию кислорода и уровень глюкозы.

Кен Шепард, руководитель исследования, заявил, что его команда хотела бы увидеть, как широко удастся раздвинуть границы применения столь миниатюрных устройств. «Это новая идея для „чипов-как-систем“, это самостоятельный чип, без ничего вокруг, это полностью функционирующая электронная система», — отметил Шепард.

Кремниевые транзисторы приближаются к теоретически минимальному размеру, и им нужна замена. Одной из таких альтернатив стало вещество арсенид индия-галлия (InGaAs). Его предлагается применять для создания микросхем с транзисторами меньшего, чем доступно сейчас, размера. К тому же эти чипы будут более энергоэффективными. Об этом сообщается в исследовании Массачусетского института технологий.

Ранее учёные сталкивалась с проблемой, при которой с уменьшением масштаба транзистора, изготовленного из InGaAs, резко падала производительность. Проблема заключается в феномене под названием «оксидная ловушка». Её суть состоит в том, что электроны застревают при прохождении через транзистор.

Исследователи решили изучить влияние частоты транзистора на снижение его производительность, и нашли частоту, при которой электроны беспрепятственно проходят по транзистору. Оказалось, что производительность наномасштабных транзисторов InGaAs деградирует на низких частотах, однако на частоте 1 ГГц и выше они работают без каких-либо проблем.

Автор исследования, Сяовеи Цай отметил: «Когда мы работаем с этими устройствами на действительно высокой частоте, мы замечаем, что производительность действительно хороша. Она находится на одном уровне с кремниевой технологией».

При этом TSMC продолжает работать на перспективу, финансируя исследования 2 нм технологии. Сообщается, что компания вложила 16 миллиардов долларов в эти исследования.

Ожидая начать массовое производство по 3 нм процессу в начале 2022 года, компания активно готовит и следующий этап. Для этого она приобрела большое количество крайне дорогих машин для экстремальной ультрафиолетовой литографии. И эти инвестиции не будут отбиты в текущем году.

Сейчас 2 нм находится на этапе разработки. Но в столь тонких технологиях, очень сложно делать прогнозы готовности, а потому, сроки массового применения новой технологии пока не называются. Яркий пример тому — Intel, которая до сих пор не может полноценно перейти на 10 нм процесс.

Чтобы достичь этой цели, компании нужно уже сегодня прикладывать все усилия. И у корейского гиганта уже есть первые результаты. Она представила прототипы первой 3 нм структуры за пределами FinFET, которые она назвала GAAFET. По ожиданиям компании, 3 нм процесс GAAFET предложит 35% увеличение плотности, 50% снижение энергопотребления и 35% прирост производительности, по сравнению с 5 нм процессом.

Компания сообщает, что 3 нм процесс GAAFET будет готов к массовому производству уже в 2021 году, весьма амбициозно. Если Samsung это удастся, то она сможет предложить более совершенный процесс производства, чем TSMC, уже в следующем году.

Технология GAAFET является эволюцией применяемой сейчас технологи FinFET. Она предлагает использовать конструкции с четырьмя затворами, которые окружают каналы транзистора и снижают токи утечки. Именно поэтому технология называется Gate-All-Around, с окружающим транзистором.

Сейчас перед создателями терагерцевых микрочипов стоят две проблемы: масштабируемость и самовоспламенение.

В статье, опубликованной в Laser and Photonics Review, Леви, совместно с профессором Иосифом Шиппиром создали оптическую (световую) технологию, которая объединяет скорость оптических коммуникаций с надёжностью и масштабируемостью электроники.

Оптические коммуникации включают в себя все технологии, использующие свет и передачу данных по оптических кабелям, включая Интернет, электронную почту, текстовые сообщения, телефонные звонки, информацию облачных ЦОД и т. п. Оптические коммуникации очень быстры, но в микрочипах они становятся слишком ненадёжны и трудны при массовом производстве.

Используя структуры Металл-Оксид-Нитрид-Оксид-Кремний (МОНОК) Леви со своей командой представили миру новую интегральную схему, которая использует технологии флеш-памяти в микрочипах. Если эта технология окажется успешной, она позволит обычным компьютерам с частотой в несколько гигагерц работать в 100 раз быстрее, а все оптические устройства станут ближе к Святому Граалю коммуникаций — терагерцевым чипам.

«Это открытие, — по словам доктора Леви, — может помочь заполнить „ТГц пробел“ и создать новые и более производительные беспроводные устройства, которые могут передавать данные на значительно больших скоростях, чем возможно сейчас. В мире хай-тек эта технология совершит переворот».

Однако обозреватели считают, что в будущем большинство производителей продолжит использовать медные проводники и интерконнекты. Многие годы считалось, что для дальнейшего уменьшения производственного процесса потребуются новые материалы. В то же время IBM опубликовала презентацию, в которой считает медь достаточным проводником в микросхемах до 5 нм процесса, и даже ниже.

Также компания Aveni выяснила, что щелочное травление позволяет расширить использование меди до 3 нм, и, возможно, данный подход будет применим до самого конца технологии CMOS.

В компании убеждены, что щелочная гальванизация делает уход от меди бессмысленным, поскольку кобальт при этом процессе не разрушается. «Одной из проблем с кислотными химикатами является частый протрав подлежащего барьерного слоя. Со щелочными химикатами у вас не возникает эта проблема растрава подслоя», — заявил в интервью технический директор Aveni Фредерик Райнал.

Проблема в том, что им становится всё труднее уменьшать размеры элементов традиционными способами. Много лет назад был найден идеальный полупроводниковый материал, доступный в неограниченном количестве — кремний. Окисляясь, он создаёт слой диоксида, который уже является диэлектриком, изолируя полупроводниковые цепи.

Теперь учёные из Стэндфордского университета нашли два новых полупроводниковых материала: диселенид гафния и диселенид циркония, которые не только близки к кремнию по многим свойствам, но и решают самую сложную на сегодня задачу — позволяют создавать меньшие элементы. А благодаря их высоким изоляционным свойствам исследователи смогли создать работоспособные цепи шириной всего три атома. В результате им требуется меньше энергии для переключения, что является главным преимуществом.

По словам Эрика Попа, одного из исследователей, «Кремний не исчезнет. Но для потребителей это значит большую продолжительность автономной работы и большую сложность и функциональность при интеграции этих полупроводников».

Звучит отлично, но до реализации технологии в промышленности пройдут долгие годы.

Исследователи из университета Пердью заявили об успешной замене кремния в транзисторах и открытия пути создания намного меньших структур микросхем, чем позволяют кремниевые полупроводники.

Команда учёных применила арсенид индия-галлия, который в будущем станет важнейшим материалом для производства полупроводников с размеров элементов меньше 10 нм. Изготовленный в университете прототип был сделан по 20 нм техпроцессу.

Согласно объяснению Педэ Е (Peide Ye), профессора по электрике и компьютерному инжинирингу, три проводника арсенида индия-галлия размещаются друг над другом, при этом прогрессивно укорачиваясь к верху. Полученное сужающееся пересечение имеет вид ёлки. А значит, почему бы не назвать получившуюся структуру 4D транзистором? Вот его пояснение:

«Один дом может вмещать множество людей, но чем больше этажей, тем больше и людей, то же самое и с транзисторами. Увеличение их слоёв приводит к большему току и более быстрым операциям для высокоскоростных вычислений. Эта разработка добавляет полностью новое измерение, которое я назвал 4D». Но попридержите коней. Ещё слишком рано радоваться.

Хотя арсенид индия-галлия, на самом деле, довольно интересный материал для уменьшения элементов чипов, как и отметил Е, эта технология покажет себя лишь когда транзисторы дойдут до 10 нм. В любом случае, будет ли подобный подход применим в будущем, мы знаем, что Закон Мура получил право на дальнейшее существование.

Достигнутый прорыв основан на углеродных нанотрубках, которые объединяют атомы углерода, свёрнутые в цилиндры. После помещения маленьких молекул в раствор мыльной воды, учёные увидели начало самосборки, которая создаёт текстурированный массив нанотрубок. Этот массив можно использовать для создания микросхем с плотностью более двух порядков большей, чем создавались раньше.

Карбоновые нанотрубки одновременно меньше и быстрее материалов, применяющихся сейчас при изготовлении чипов, и сделанное открытие позволит производителям массово изготавливать миниатюрные структуры. Последнее время рост тактовых частот процессоров и плотности их техпроцессов заметно снизился, так что, если производители и дальше заинтересованы в сохранении закона Мура, то у них есть отличная возможность применить эту технологию.

В любом случае, в потребительских продуктах новая технология вряд ли появится до начала нового десятилетия, поскольку исследователям по-прежнему нужно найти способ дальнейшей обработки углеродных нанотрубок для полного раскрытия их потенциала в качестве полупроводников.

Данную информацию опубликовала Рейтерс, ссылаясь на источник, «который попросил об анонимности, поскольку он не авторизован вести частные беседы». Изначально OpenAI хотела сама проектировать и выпускать процессоры самостоятельно. Более того, исполнительный директор Сэм Алтман даже имел планы по созданию глобальной сети по производству специализированных чипов, однако им не суждено было состояться.

По данным Рейтерс, OpenAI «отбросила амбициозные планы из-за высокой стоимости и времени, необходимом для построения сети, и вместо этого планирует сконцентрироваться на усилиях по собственном конструировании».

Новая стратегия компании предусматривает стратегическое партнёрство, объединяя внутренние и внешние подходы для гарантирования поставок микросхем и управления затратами, как это делают другие крупные компании, вроде Amazon, Meta, Google и Microsoft. Сейчас OpenAI является одним из самых больших покупателей чипов, так что стремление компании диверсифицировать поставки выглядит вполне обоснованным.

По информации SEDailyполупроводниковое подразделение Samsung Electronics получит от ASML самую совершенную машину для литографии по процессу High-NA EUV, которая называется TwinScan EXE:5000. Первым же в мире клиентом ASML на машины для High-NA EUV стала Intel, для использования на заводах в США, а также TSMC для применения на Тайване. Следующим же будет Samsung.

Intel заплатила миллиарды долларов за первую волну машин нового типа, при этом Samsung заказала 8 таких машин. Конкурент Samsung в области DRAM, также корейская SK Hynix, тоже рассчитывает заполучить машины EXE:5200 High-NA EUV в ближайшем будущем.

Первые микросхемы, выпущенные на новом оборудовании, Samsung сможет показать в первой половине 2025 года.

Для выпуска микросхем компания хочет задействовать роботов и искусственный интеллект, что позволит создать более автоматизированное производство 2 нм чипов, в основном для продвинутых задач ИИ. Прототипирование первых микропроцессоров запланировано на начало следующего года, однако коммерческий выпуск состоится не раньше 2027 года. Высокий уровень автоматизации позволит Rapidus заметно сократить производственный цикл, обеспечив выпуск продукции в три раза быстрее, чем у конкурентов.

Корпуса нового завода будут завершены уже в октябре, в то время как оборудование для ультрафиолетовой литографии поступит в декабре, позволив продолжить процесс наладки производства.

Очевидно, что у бизнеса Rapidus уже заложено технологическое отставание, поскольку ведущие производители микросхем планируют переход на 2 нм процесс уже в 2025 году. Однако компания ожидает, что рынок искусственного интеллекта продолжит стремительный рост, поэтому её продукция, даже несколько технологически отсталая, найдёт своего клиента. Особенно если учесть, что производство будет быстрым и с бескомпромиссным качеством.

Шпионство выполняется за счёт перехвата электромагнитного излучения, которое существует вокруг кабелей. Перехватываются наводки от HDMI-кабеля, что позволяет восстановить конечное изображение. Во времена аналоговой связи такие перехваты были обычным делом, но теперь, в цифровую эпоху, исследователям пришлось для этого тренировать искусственный интеллект.

Учёный Федерико Ларокка из Университета республики Уругвай со своими коллегами разработал модель ИИ, которая позволяет реконструировать сигнал, излучаемый HDMI-кабелем. После перехвата излучения и конвертации его в изображения использовалось ПО для распознавания текста. В результате удавалось восстановить 70% отображаемого текста, чего оказалось достаточно для понимания его человеком.

Домашним пользователям вряд ли стоит опасаться взлома подобным образом, а вот в секретных ведомствах и на предприятиях он вполне может иметь место.

Китайская YMTC хочет приостановить продажи Micron и заставить платить лицензионные отчисления. Основанная в китайском Ухане в 2016 году YMTC стала ключевым игроком для собственного производства страны. Однако в октябре 2022 года США внесли компанию в Список субъектов, которым США запрещено поставлять оборудования для производства 3D-NAND-чипов.

Однако до этого YMTC была сертифицирована Apple как поставщик 128-слойных 3D-NAND-чипов, считая, что такой шаг удешевит и диверсифицирует поставки памяти. В судебном иске YMTC выдвигает претензии Micron касательно продуктов 3D-NAND Flash с 96, 128, 176 и 232 слоями, а также определённых продуктов DDR5.

За последнее время китайские компании увеличили свои усилия по судебным тяжбам с американскими конкурентами. При поддержке правительства КНР только за прошлый год было заведено пять тысяч дел о технической интеллектуальной собственности и вопросах монополии.

Компания FinalSpark опубликовала результаты создания своего биопроцессора. Этот биопроцессор подключён к онлайн платформе, обеспечивающей удалённый доступ к 16-ти органоидам человеческого мозга. Стартап утверждает, что её нейроплатформа первой обеспечила подключение и может обеспечить доступ к биологическим нейронам «in vitro».

Главным преимуществом биопроцессора стало снижение энергопотребления в миллион раз, по сравнению с традиционными процессорами. Он сможет провести революцию в задачах с высоким использованием процессоров, где подача энергии является проблемой. К примеру, позволит обучать ИИ большим языковым моделям потребляя минимум энергии.

Команда создателей назвала свой поход «wetware», объединив понятия hardware, software и влажной (wet) биологической среды. По факту система представляет собой многоэлектродный массив, вставленный в органоиды, которые, в свою очередь, являются трёхмерной массой ячеек, сделанной из мозговой ткани. Всего биопроцессор содержит 16 органоидов.

В настоящее время неясно, какого рода задачи эта система позволяет решать. Неясно даже, является ли она масштабируемой для выхода на рынок. Пока лишь 9 инструкций этого процессора доступны для работы.

Количество проданных iGPU достигло 56 миллионов штук, что составляет 30% рост в годовом выражении, однако всё так же ниже 62 миллионов штук, поставленных в IV квартале 2023 года. Примечательно, что доля iGPU в секторе PC взлетела до 98%.

Что касается ноутбуков, то сейчас они продаются лучше всего. Так, в I квартале этого года процессоры для настольных ПК составляли лишь 27% продаж, хотя ещё в прошлом году их доля составляла 32%.

Однако есть и отрасль, где всё не так радужно. Поставки серверных процессоров замедлились и сократились на 13% за прошедший квартал и на 17% в сравнении с I кварталом 2023 года. Очевидно, что рынок серверов и ЦОД развивается не так активно, как индустрия настольных ПК.

Так, в 2024 году Imperva Bad Bot Report сообщает о том, что сейчас 49,6% трафика исходит от ботов, что на 2% больше, чем в прошлом году.

Плохие боты, которые выполняют вредоносные задачи, вроде рассылки спама, DDoS-атак и воровства аккаунтов, и сейчас они занимают 32% трафика. Крупнейшим же генератором трафика среди ботов стала игровая индустрия, 57,2%. Также довольно много генерируют боты в отраслях торговли (24,4%) и путешествий (20,7%).

В основном боты атакуют финансовые сервисы, пытаясь угнать аккаунты, что выделяет важность усиления мер безопасности для предприятий и финансовых сервисов. Этот рост активности ботов приводит к увеличению атак на API, приводя к брешам и утечкам данных. В прошлом году 30% атак на API проходили автоматически.

Дальнейшее развитие ИИ-инструментов приведёт к новым угрозам и появлению у них новых возможностей, что потребует значительных вливание со стороны компаний для защиты данных.

Разработка получила название «одновременная и гетерогенная многопоточность» («simultaneous and heterogeneous multithreading» — SHMT). Идея заключается в том, что большинство современных компьютеров и телефонов используют более одного процессора. Как минимум, имеются CPU и GPU. Теперь к ним добавился TPU. Как известно, передача данных между этими процессорами часто являются узким местом в работе компьютера. Чтобы избежать этих проблем предлагается задействовать для расчётов все имеющиеся процессоры. За счёт децентрализации также решается проблема пропускной способности шин, связывающих эти процессоры.

Учёные из Университета Калифорнии опробовали SHMT и получили прирост производительности 1,95 раза, при этом энергопотребление было снижено на 51%. Данный подход можно использовать на всех компьютерах, доступных сегодня на рынке. Однако не всё так просто. Дело в том, что есть большие сложности в обеспечении одинаковой точности расчётов на разных процессорах, поэтому предстоит ещё большая работа, чтобы все доступные процессоры в системе работали согласованно. Так что пока SHMT может работать очень ограниченно, что вряд ли будет заметно для рядового пользователя.

Учёные увеличили ёмкость диска за счёт трёхмерной планарной архитектуры записи, в которой применена высокопрозрачная униформатная плёнка фоторезисторов в паре с аггрегационно-индуцируемым ядром эмиссии и симуляцией фемтосекундным лазером. Звучит как какой-то научно-фанастический жаргон, однако он позволяет создавать сотни и сотни слоёв с информацией, наносимые на накопитель, при этом толщина и габариты остаются такими же, как и в обычном накопителе DVD или Blu-ray.

Примечательно, что технология позволяет не только записывать 200 ТБ данных на оптическом диске, но и сохраняет эти данные в течение 50—100 лет. Из возможных областей применения предлагается модернизация современных хранилищ данных на дисках, домашние коллекции и хранение информации для ИИ.

Но не стоит рано восхищаться, у такого подхода есть огромный недостаток. Дело в том, что бактериям нужны часы, чтобы переключиться от одной картинки к другой и целые сутки для очистки.

Лорен Ралман, аспирант биотехники, создала симуляции на основе бактерий E. coli, которые могут светиться в темноте. Она расположила бактерии в лотке по 32 строки и 48 столбцов, которые являются как-бы маленькими лампочками. После этого она запрограммировала бактерии на отображение изображений из Doom.

Бактерии настолько медленные, что игра в Doom заняла бы 600 лет, как заявила Ралман. «Чтобы клетка вернулась в примерно стартовое состояние, всего нужно 8 часов и 20 минут», — говорится в её отчёте.

Оригинальная игра превосходно работает на скорости 35 кадров в секунду, но бактерии слишком медленные для этого. Но давайте будем честны — они лишь бактерии. Ралман надеется, что в будущем будут выведены более быстрые бактерии, однако пока что у нас есть E. Coli, которая возвращает нас во времена dial-up-интернета.

Пока статью он не опубликовал, но уже сделал анонс, в котором рассказал об использовании для этого квантового компьютера с логикой одновременных мультисостояний (то есть всех состояний одновременно), что означает гугол (10¹⁰⁰) возможных состояний. Он отметил, что эквивалент техник квантовых вычислений (которые используют IBM, Google и другие компании) был скрыт более 2 500 лет, со времён Пифагора.

Из-за подобного алгоритма, отмечает учёный, мир не готов к такому положению вещей, ведь он позволяет взломать шифрование RSA-2048, а все крупные фирмы и организации ещё не перешли к системам безопасности, подходящим для постквантовой эпохи. Особенно удивительно, что его алгоритм позволяет взламывать самые сильные ключи шифрования RSA, используя обычный смартфон, и всё благодаря математическому подходу «скрытому от нас около 2500 лет». Ему не требуется специальные маериалы, лишь алгоритм Шора, а система, основанная на квантовой механике может быть запущена на смартфоне.

Аннотация статьи Герка выглядит так, будто это теория, доказывающая различные гипотезы, а сами эти доказательства определенно под вопросом. Вполне вероятно, что другие ученые захотят увидеть выкладки, прежде чем говорить о сенсации и прорыве.