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I computer moderni sono davvero straordinari e continuano a migliorare con il passare degli anni. Uno dei tanti motivi per cui ciò è accaduto è dovuto alla migliore potenza di elaborazione. Ogni 18 mesi circa, il numero di transistor che possono essere posizionati sui chip di silicio all'interno dei circuiti integrati raddoppia.
Questa è nota come legge di Moore ed è stata una tendenza notata dal co-fondatore di Intel Gordon Moore nel 1965. È per questo motivo che la tecnologia è stata stimolata a un ritmo così rapido.
Qual è esattamente la legge di Moore?
La legge di Moore è l'osservazione che i chip dei computer diventano più veloci e più efficienti dal punto di vista energetico, mentre diventano più economici da produrre. È una delle principali leggi di progressione nell'ingegneria elettronica e lo è da decenni.
Un giorno, tuttavia, la legge di Moore arriverà alla 'fine'. Sebbene ci sia stato detto della fine imminente per diversi anni, quasi certamente si sta avvicinando alle sue fasi finali nell'attuale clima tecnologico.
È vero che i processori diventano costantemente più veloci, più economici e hanno più transistor imballati su di essi. Con ogni nuova iterazione di un chip per computer, tuttavia, i miglioramenti delle prestazioni sono inferiori rispetto a una volta.
Mentre più recente Unità centrali di elaborazione (CPU) sono dotati di una migliore architettura e specifiche tecniche, i miglioramenti per le attività quotidiane relative al computer si stanno riducendo e si verificano a un ritmo più lento.
Perché la legge di Moore è importante?
Quando la legge di Moore finalmente 'finirà', i chip di silicio non potranno ospitare transistor aggiuntivi. Ciò significa che, al fine di compiere ulteriori progressi tecnologici e portare avanti la prossima generazione di innovazioni, sarà necessario sostituire l'informatica basata sul silicio.
Il rischio è che la legge di Moore giunga alla sua fine definitiva senza che ci sia una sostituzione. Se ciò accade, il progresso tecnologico come lo conosciamo potrebbe essere fermato di colpo.
Potenziali sostituzioni di chip per computer in silicio
Mentre il progresso tecnologico plasma il nostro mondo, l'informatica basata sul silicio si sta rapidamente avvicinando al suo limite. La vita moderna dipende da chip semiconduttori a base di silicio che alimentano la nostra tecnologia, dai computer agli smartphone e persino alle apparecchiature mediche, e possono essere accesi e spenti.
È importante sapere che i chip a base di silicio non sono ancora 'morti' in quanto tali. Piuttosto, sono ben oltre il loro picco in termini di prestazioni. Ciò non significa che non dovremmo pensare a cosa può sostituirli.
I computer e la tecnologia del futuro dovranno essere più agili ed estremamente potenti. Per ottenere ciò, avremo bisogno di qualcosa di molto superiore agli attuali chip per computer basati su silicio. Queste sono tre potenziali sostituzioni:
1. Informatica quantistica
Google, IBM, Intel e tutta una serie di piccole start-up sono in corsa per fornire i primissimi computer quantistici. Questi computer, con la potenza della fisica quantistica, forniranno una potenza di elaborazione inimmaginabile fornita da 'qubit'. Questi qubit sono molto più potenti dei transistor al silicio.
Tuttavia, prima che il potenziale dell'informatica quantistica possa essere liberato, i fisici devono superare molti ostacoli. Uno di questi ostacoli è dimostrare che la macchina quantistica è suprema, essendo più brava a completare un compito specifico rispetto a un normale chip di computer.
2. Grafene e nanotubi di carbonio
Scoperto nel 2004, il grafene è un materiale davvero rivoluzionario che ha vinto il premio Nobel per il team che lo ha ideato.
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È estremamente forte, può condurre elettricità e calore, ha lo spessore di un atomo con una struttura reticolare esagonale ed è disponibile in abbondanza. Tuttavia, potrebbero passare anni prima che il grafene sia disponibile per la produzione commerciale.
Uno dei maggiori problemi che affliggono il grafene è il fatto che non può essere utilizzato come interruttore. A differenza dei semiconduttori al silicio che possono essere accesi o spenti da una corrente elettrica --- questo genera codice binario, gli zeri e gli uno che fanno funzionare i computer --- il grafene non può.
Ciò significherebbe che i computer basati sul grafene, ad esempio, non potrebbero mai essere spenti.
Il grafene e i nanotubi di carbonio sono ancora molto nuovi. Mentre i chip per computer a base di silicio sono stati sviluppati per decenni, la scoperta del grafene ha solo 14 anni. Se il grafene deve sostituire il silicio in futuro, resta ancora molto da fare.
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Nonostante ciò, è senza dubbio, in teoria, il sostituto più ideale per i chip a base di silicio. Pensa a laptop pieghevoli, transistor super veloci, telefoni che non possono essere rotti. Tutto questo e molto altro è teoricamente possibile con il grafene.
3. Logica nanomagnetica
Il grafene e l'informatica quantistica sembrano promettenti, ma lo sono anche i nanomagneti. I nanomagneti utilizzano la logica nanomagnetica per trasmettere e calcolare i dati. Lo fanno utilizzando stati di magnetizzazione bistabile che sono fissati litograficamente all'architettura cellulare di un circuito.
La logica nanomagnetica funziona allo stesso modo dei transistor a base di silicio, ma invece dell'accensione e spegnimento dei transistor per creare codice binario, è la commutazione degli stati di magnetizzazione a farlo. Usando le interazioni dipolo-dipolo --- l'interazione tra il polo nord e il polo sud di ciascun magnete --- questa informazione binaria può essere elaborata.
Poiché la logica nanomagnetica non si basa su una corrente elettrica, il consumo di energia è molto basso. Questo li rende il sostituto ideale quando si prendono in considerazione i fattori ambientali.
Quale sostituzione del chip di silicio è più probabile?
L'informatica quantistica, il grafene e la logica nanomagnetica sono tutti sviluppi promettenti, ciascuno con i propri pregi e difetti.
In termini di quale si sta attualmente aprendo la strada, tuttavia, è nanomagneti . Con il calcolo quantistico che non è ancora altro che una teoria e problemi pratici che devono affrontare il grafene, il calcolo nanomagnetico sembra essere il successore più promettente dei circuiti a base di silicio.
C'è ancora molta strada da fare, però. La legge di Moore e i chip per computer a base di silicio sono ancora rilevanti e potrebbero volerci decenni prima di aver bisogno di una sostituzione. Per allora, chissà cosa sarà disponibile. Può darsi che la tecnologia che sostituirà gli attuali chip per computer debba ancora essere scoperta.
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Luke è un laureato in legge e scrittore di tecnologia freelance dal Regno Unito. Prendendo la tecnologia fin dalla tenera età, i suoi principali interessi e aree di competenza includono la sicurezza informatica e le tecnologie emergenti come l'intelligenza artificiale.
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