ไม่ต้องสงสัยเลยว่าชีวิตสมัยใหม่ของเราขึ้นอยู่กับคอมพิวเตอร์ และคอมพิวเตอร์ก็พึ่งพาชิปประมวลผลที่ใช้ซิลิกอน คอมพิวเตอร์มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากพลังการประมวลผลที่ดีขึ้น
กฎของมัวร์คือการสังเกตว่าชิปคอมพิวเตอร์ทำงานเร็วขึ้น ประหยัดพลังงานมากกว่า และถูกกว่าในการผลิตในอัตราที่คาดการณ์ได้ ทุก ๆ สิบแปดเดือนจำนวนทรานซิสเตอร์ที่วางบนชิปซิลิกอนจะเพิ่มเป็นสองเท่า ชิปคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่แต่ละรุ่นมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นน้อยกว่ารุ่นก่อน
กฎของมัวร์ไม่ใช่กฎเหมือนกฎสามข้อของการเคลื่อนที่ของนิวตัน แต่เป็นการสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมการทำชิปแทน
กฎของมัวร์จะสิ้นสุดลง จะมีบางครั้งที่เราไม่สามารถใส่โปรเซสเซอร์เพิ่มเติมบนชิปซิลิคอนตัวเดียวได้อีกต่อไป ดูเหมือนว่าชิปซิลิคอนจะถึงจุดสุดยอดแล้วในแง่ของประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ เมื่อสิ้นสุด ชิปซิลิกอนจะไม่สามารถใส่ทรานซิสเตอร์เพิ่มเติมได้อีกต่อไป อย่างไรก็ตาม คอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีใหม่ๆ จะต้องการโปรเซสเซอร์ที่ทรงพลังและคล่องตัวกว่า
ในขณะที่บางคนเชื่อว่ายังคงสามารถปรับปรุงรูปแบบกฎของมัวร์ในด้านความเร็วได้จนถึงปี 2025 เป็นอย่างน้อย แต่ก็มีความเสี่ยงที่กฎของมัวร์จะสิ้นสุดลงก่อนที่จะมีการเปลี่ยนทดแทนที่ทำงานได้ ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องสำรวจทางเลือกอื่นสำหรับการประมวลผลแบบซิลิคอนในวันนี้ .
ควอนตัมคอมพิวเตอร์
คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้พลังของฟิสิกส์ควอนตัม ควบคุมพลังของอนุภาคย่อย โดยจะมอบพลังการประมวลผลและความเร็วที่เหนือจินตนาการจากสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า “qubits”
ปัญหาหลักของการคำนวณด้วยควอนตัมในขณะนี้คือผู้ที่ทำงานกับแนวคิดนี้ยังไม่สามารถก้าวข้ามความเร็วที่งานได้เสร็จสิ้นลงโดยใช้เทคโนโลยีที่ใช้ซิลิกอนแบบเดิม ความเร็วนั้นอยู่ไม่ไกลเกินเอื้อม
ท่อนาโนกราฟีนและคาร์บอน
กราฟีนเป็นอะตอมของคาร์บอนชั้นเดียวที่เชื่อกันว่าเป็นวัสดุที่แข็งแรงที่สุดในโลก แข็งแกร่งกว่าเหล็กกล้า 200 เท่า แต่ยืดหยุ่นได้ดีพอที่จะยืดได้อีก 20% ถึง 25% ของความยาวเดิม น้ำหนักเบาเป็นพิเศษและนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดีกว่าวัสดุอื่นๆ ที่รู้จัก กราฟีนทำจากคาร์บอนจึงมีปริมาณมาก แต่อาจต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะสามารถผลิตได้ในเชิงพาณิชย์
กราฟีนไม่สามารถใช้เป็นสวิตช์ได้ คุณสามารถเปิดและปิดเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนด้วยกระแสไฟฟ้าได้ แต่กราฟีนทำไม่ได้ ดังนั้นการใช้กราฟีนจะส่งผลให้คอมพิวเตอร์ปิดไม่ได้
หากกราฟีนสามารถแทนที่ชิปซิลิคอนได้ เราจะเห็นความเป็นไปได้ของเทคโนโลยี เช่น แล็ปท็อปแบบพับได้ ทรานซิสเตอร์ที่เร็วฟ้าผ่า และโทรศัพท์มือถือที่จะไม่แตกหัก
ตรรกะนาโนแม่เหล็ก
NML ขึ้นอยู่กับอาร์เรย์ของนาโนแม่เหล็ก แม่เหล็กเหล่านี้มีขนาดตั้งแต่ไม่กี่นาโนเมตรไปจนถึงไม่กี่ร้อยนาโนเมตร แม่เหล็กนาโนทำงานเหมือนซิลิกอน แต่กระบวนการนี้อาศัยการเปลี่ยนจากการสะกดจิตเพื่อสร้างรหัสไบนารี ใช้ปฏิกิริยาไดโพลกับไดโพล (ปฏิกิริยาระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็ก) เพื่อส่งข้อมูล และเนื่องจากไม่ต้องใช้ไฟฟ้า จึงต้องใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในการทำงาน
การคำนวณแบบเย็น
แม้ว่าเทคโนโลยีนี้ไม่จำเป็นต้องเป็นเทคโนโลยีใหม่ล่าสุด แต่เป็นแนวคิดที่ผู้ผลิตมองว่าเป็นแนวทางในการยืดอายุกฎของมัวร์ โดยการลดอุณหภูมิของชิปจะทำให้กระแสไฟรั่วน้อยลง อุณหภูมิที่เย็นนั้นจะลดแรงดันธรณีประตูที่ทรานซิสเตอร์เปลี่ยน การใช้การประมวลผลแบบเย็นอาจทำให้เราขยายขีดความสามารถและประสิทธิภาพของหน่วยความจำได้อีกสี่ถึงสิบปี
สารกึ่งตัวนำแบบผสม
เซมิคอนดักเตอร์ที่สร้างขึ้นจากสององค์ประกอบขึ้นไปนั้นเร็วกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าซิลิคอนเพียงอย่างเดียว เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้มีวางจำหน่ายแล้ว และเร็วๆ นี้กำลังจะเข้าสู่โทรศัพท์ 5G และ 6G ซึ่งจะทำให้มีความเร็วมากขึ้น ขนาดที่เล็กลง และอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้น
อะตอม
เทคโนโลยีได้พัฒนาไปสู่จุดที่เราสามารถจัดการวัสดุจนถึงระดับอะตอมได้ เทคโนโลยีชิปก็ไม่มีข้อยกเว้น IBM ได้คิดค้นวิธีที่เป็นไปได้ในการจัดเก็บข้อมูลในอะตอมเดียว วันนี้ต้องใช้ 100,000 อะตอมในการจัดเก็บ 1 หรือ 0 ตัวเดียว
อะตอมมีความไม่เสถียรโดยธรรมชาติ ดังนั้นเพื่อให้สิ่งนี้เป็นตัวเลือกที่ทำงานได้ จำเป็นต้องมีตรรกะมากขึ้นสำหรับสิ่งต่างๆ เช่น การแก้ไขข้อผิดพลาด
สิ่งทดแทนใดที่มีแนวโน้มมากที่สุด
เซมิคอนดักเตอร์แบบผสมเป็นตัวเลือกเดียวสำหรับโปรเซสเซอร์ที่ใช้ซิลิกอนที่ใช้งานได้ในปัจจุบัน นอกเหนือจากนั้น เทคโนโลยีที่ดูเหมือนว่าจะมีแนวโน้มมากที่สุดในขณะนี้คือการใช้คอมพิวเตอร์นาโนแม่เหล็ก นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าคอมพิวเตอร์แห่งอนาคตอาจมีชั้นของเทคโนโลยีต่างๆ มากมาย ซึ่งแต่ละชั้นสามารถป้องกันข้อเสียของอีกชั้นหนึ่งได้ แต่ในขณะนี้ ยังไม่มีใครสามารถคาดเดาได้อย่างแม่นยำว่าคอมพิวเตอร์ในอนาคตจะเป็นอย่างไร
