Samþættar hringrásir (IC) eru kjarninn í nútíma rafeindatækni og eru að upplifa stöðuga nýsköpun. Allt frá snjallsímum og gervigreind til Internet of Things (IoT), nýjungar í samþættum hringrásum knýja fram umbreytingar í ýmsum atvinnugreinum. Þessi grein kafar ofan í nýjustu tækniframfarir í samþættum rafrásum, með áherslu á fimm nýjustu þróun sem mótar framtíð rafeindavara og kerfa.

Háþróuð ferlistækni: bylting í 3nm og neðan

Vinnslutækni samþættra rafrása er lykilatriði sem hefur áhrif á afköst þeirra, orkunotkun og stærð. Á undanförnum árum hefur 3nm og neðan vinnslutækni smám saman farið í markaðssetningarstig. Leiðandi flísaframleiðendur eins og TSMC og Samsung hafa tilkynnt fjöldaframleiðslu á þessari tækni, sem hjálpar til við að draga úr flísaskorti á heimsvísu. 3nm vinnslutæknin, með því að minnka smárastærðir, eykur afköst flísarinnar enn frekar og dregur verulega úr orkunotkun. Þessi tækni gerir örgjörvum ekki aðeins kleift að skila meiri reiknikrafti heldur færir hún einnig byltingarkenndar breytingar á tækjum á sviðum eins og snjallsímum, gagnaverum og 5G samskiptum.

Mynd 1-1 Samþætt hringrás (1)

Framfarir í þróun skammtatölvukubba

Skammtafræði, sem nýtt reiknilíkan, er að verða helsti hápunktur á sviði samþættra rafrása. Skammtakubbar eru byggðir á meginreglum skammtafræðinnar og nota skammtabita (qubita) til að koma í stað hefðbundinna tvöfaldra bita fyrir upplýsingavinnslu. Eins og er eru helstu tæknifyrirtæki um allan heim, eins og IBM, Google, Intel og Alibaba og Huawei í Kína, að flýta fyrir þróun skammtatölvukubba. Þrátt fyrir að skammtatölvutækni sé enn á tilraunastigi eru möguleikar hennar miklir og hún gæti gjörbylt mörgum sviðum, þar á meðal gervigreind, dulritun og hagræðingarvandamálum.

Mynd 1-2 Samþætt hringrás (2)

Kerfis-í-pakka (SiP) tækniforrit

SiP tækni samþættir marga flís í einn pakka, sem býður upp á meiri hagnýta samþættingu og minni stærð en hefðbundnar umbúðir. Þessi tækni bætir ekki aðeins afköst tækisins heldur hámarkar hún einnig orkunotkun, sem gerir hana víða viðeigandi í snjallsímum, klæðanlegum tækjum, rafeindatækni fyrir bíla og öðrum sviðum. Til dæmis, nýjasta örgjörvasería Apple notar SiP tækni, samþættir örgjörva, minni og grafíkvinnslueiningu í einn flís, sem leiðir til sterkari tölvuafls og lengri endingu rafhlöðunnar.

Aðlagandi gervigreindarhraðlar: Edge Computing og snjallvinnsla

Gervigreind (AI) hefur orðið kjarninn drifkraftur tækninýjunga á undanförnum árum og þróun samþættra hringrása knýr víðtæka upptöku gervigreindar. Aðlagandi gervigreindarhraðlar eru flísar sem eru sérstaklega hannaðir til að takast á við gervigreindarverkefni og flýta fyrir útreikningi gervigreindar reiknirita eins og djúpnáms og vélanáms. Í samanburði við hefðbundna örgjörva og GPU bjóða gervigreindarhraðlar upp á meiri skilvirkni og minni orkunotkun. Í auknum mæli er gervigreindarhröðlum beitt í brúntölvu, sem styður gervigreindarforrit í atvinnugreinum eins og sjálfvirkum akstri, snjallöryggi og sjálfvirkni í iðnaði.

Til dæmis eru A100 gervigreindarhraðall NVIDIA og TPU (Tensor Processing Unit) frá Google dæmigerðir gervigreindarhraðlar sem bæta verulega hraða og skilvirkni gervigreindarútreikninga með hagræðingu vélbúnaðar. Eftir því sem gervigreindartækni heldur áfram að þróast munu gervigreindarhraðlar verða ómissandi hluti af samþættum hringrásum, sem knýja fram öran vöxt snjallbúnaðar og snjallforrita.

Hátíðnimerkjavinnsla og 5G samskiptaflísatækni

Til að styðja við hærri tíðni og stærri bandbreidd fyrir 5G netsamskipti þarf hönnun og framleiðsla samskiptakubba fullkomnari tækni. Í þessu sambandi er hátíðnimerkjavinnslutækni sérstaklega mikilvæg. 5G samskiptakubbar verða ekki aðeins að uppfylla kröfur um litla leynd og háhraða heldur einnig að styðja breiðari tíðnisvið og flóknari merkjamótunartækni.

Til dæmis nota 5G grunnbandskubbar sem fyrirtæki eins og Qualcomm og Huawei hafa hleypt af stokkunum háþróaðri tækni eins og fjölbandssamþættingu og millimetrabylgjutækni til að auka verulega skilvirkni netflutnings. Með útbreiðslu 5G mun hátíðnimerkjavinnslutækni gegna lykilhlutverki á sviðum eins og snjallheimilum, sjálfstýrðum akstri og IoT í iðnaði, og ýta samþættri hringrásartækni á enn hærra stig.

Niðurstaða

Framfarir í samþættri hringrásartækni flýta fyrir stafrænni umbreytingu ýmissa atvinnugreina. Með stöðugum byltingum í 3nm og lægri vinnslutækni, skammtatölvum, kerfi-í-pakka, gervigreindarhröðlum og 5G samskiptakubbum verða rafeindatæki framtíðarinnar snjallari, skilvirkari og fyrirferðarmeiri. Hvort sem það er í snjallsímum, sjálfvirkum akstri, gervigreind eða 5G netum, munu samþættar hringrásir halda áfram að gegna mikilvægu hlutverki. Eftir því sem tæknin heldur áfram að þróast getum við búist við því að nýjungar í samþættum rafrásum muni gegna sífellt mikilvægara hlutverki í komandi tæknibyltingu.