LV. 24
GP 390

RE:【問題】奈米製程到極限會怎麼樣阿?

樓主 垂暮龍-青月(動物朋友 digong94
51 -
※ 引述《aya0091 (SKAP )》之銘言
> 這問題很簡單,就停止進步
> 好比光碟機就是很好的例子
相比苛刻太多的量子計算機,幾乎找不到普通環境能夠運作和計算類型受限,另一種就是利用光量子(即光子)運算。

首先計算本身運用到量子的特性做偵測放大訊號,不過....說實在的這種特性其實在現實中也是能觀察到的。

透過機率的問題,從而實現阻抗改變,從而使得通過不通過的閘被導線控制,做到訊號放大(或做訊號再生)亦或是只工作於飽和或截止區實現單純的邏輯功能(布爾)。

但是目前也只能生產出很微型卻又不如目前上百nm大小而閘只有數nm甚至1xnm大小的電晶體。

##指不如目前電晶體微小

從一些論文試圖實現光運算電路的刻印,從而低耗能的過程中,創業了一些公司沒錯,但也沒真的保證能把這種東西列印出來。

如果隨便光都能進來,跟電沒有濾波沒兩樣,你電力不穩邏輯出錯馬上就準備重開了,沒重開怎麼辦?可能很多人認為沒問題,實際上問題可大了,邏輯錯了亂七八糟。

也就是說還要處理物理層的問題,還要做光濾波器等複雜器件及電力與光學轉換。

##以下解釋對於光子計算的誤解,如無上限的提升運算能力這樣的錯誤認知

在這裡先說一下。傳遞訊息本質上需要使有質量物體移動,如電子、粒子。有電流的發生,則必然會導致熱及損耗產生,而光也會需要攜帶訊息並發生光電流現象等導致轉變,也必然會發生損耗。

##新增一段

傳統晶片可以視作多個元件之間進行通訊,需要有訊號處理的知識。透過微縮器件並轉換訊號,控制來源的能量轉變等。


在本質上可以抽象為邏輯閘後,可以等價如同上圖示意。&符號為及閘 >=1為或閘

而邏輯閘之間則有增益強弱和靈敏度問題。

Vdd為輸入的能量,對於每個閘相等。

預設高電位為1,低電位為0(或邏輯值為1為高能量 邏輯值為0則為低能量)

則代表有能量通過的高能量相當於Vdd,或作VH而幾分之vdd則作VL。

當示意圖中的或閘越來越多時,若I1I2輸入的能量為0.1W以上才會觸發而VDD對於每個閘可以供應1W。

則等於可以放大十倍。

也相當於邏輯閘的靈敏度若要滿足則需要0.1W的能量。(越高則消耗越低而放大越大訊號)

當共接超接十個以後,滿足不了則會影響訊號的正確程度。

這個比例稱為扇出數,比較相等邏輯閘(不同邏輯閘扇出能力有差異)。

當I1I2均為1的時候輸出為1,而連接的邏輯閘(或閘)若超過N個以上。

那麼如O3=(I1 and I2) or I3

I1=1 I2=1 I3=0 則可能因為扇出不足而可能 O3=1 或0

而I3=1 則因為是或閘則 O3=1

將問題變成功率放大,用dB來看。

如果需要-30dB才能正確偵測,那麼如果訊號到達-33dB可能就會出錯,則需要增益到-20dB時,工作會是正常的。

可以透過物理方式來解釋。

而光邏輯閘一樣可以抽象成該模型解釋,在過程一樣會有靈敏度問題和增益頻寬。

(順帶一提,除非條件相等,否則不要比較頻寬,因為實際上頻寬可以承受的訊息傳輸量很大,可見香農極限,距離這個數值差距很多)

而將物理條件改變,也依然會遵守一樣的物理學,物理限制如上如下。

除非保證訊息可逆性,則理論上可以突破下限,但這也只限於反運算的邏輯節省,若要發生訊息上的改變下限必然存在。(但通常我們距離這個下限高達一億倍以上,所以不會討論)

所以說,透過光也只是一種傳統晶片的擴充,也存在極限不可能無限上升。

但光的優點在於可以減少對周圍的影響,假設把器件越做越小的時候,耗能越少卻能傳送同一份訊息出去,但是在這過程中受到周圍干擾導致這份傳遞訊息的能量被消耗,從而不準確。

透過光的方式不被影響,而且光的頻寬也更大能傳輸更多訊息,雖然器件本身無法多個頻段來並行運算,卻能並行傳輸減少很多繁複的設計。

然而光在導體中與電磁波在導體中受限材質影響,電磁波要跑多遠能多快,光也會受到限制。

所以一樣要設計出跟現代一樣的快取邏輯設計。

然後光不容易受影響而在此方面較節能和減少設計負擔,卻很難控制轉彎及傳遞。與光有關的調變解調變器,其微縮程度也有限,並不可能容易地一直微縮並多通道。

也就是說光晶片可以把他當作特性不同的延伸,可能更快,或著是試圖混合來做為大頻寬的處理方式減少匯流排。

但是要做成跟邏輯晶片一樣全面的,它的複雜度無比之高,需要做的東西太多了,是既有器件全部都要升版本一樣。

也就是要做出屬於光的邏輯閘,甚至規模要大還要縮的小,以目前程度來說差了十萬八千里,製程複雜度之高以至於光學的邏輯運算過於困難,還有加上得實現暫存器(或許可能會跟傳統暫存器有差異)因為不同頻段之間干擾較低,不過還是得要有一個相當鄰近的儲存器才行。

_______

是夜深還是沒人想進來討論啊....我想講的東西太多了.....
_____

##光的波長越短=頻率越高

另外一點2016年差不多就已經有相當的研究了,光學計算比電子計算更困難,衍射極限的存在導致了你想要做更小,可能需要等離子學等學識結合。

光腔體等技術做到更小,但是製造技術更困難,然後你可以做出很好的非線性光學半導體。(當然也有非導體的發展方面,非半導體透過其他東西也可以達成運算,只是特性差強人意太多了)

為了能把光線微縮到跟現在導線一樣實際上非常鬼畜的難,英特爾收購光學矽晶片就說過了問題。

你一個單一器件必須要做到180nm甚至450nm,相比可以做到幾nm幾十nm來說大到不行外,基礎的功耗也高到靠杯,為什麼?

首先你弄出來的光線大小跟你的180nm 450nm器件一樣大,但你可以引入技術做非線性光學的控制,微縮光線大小....但是就是這個但是。

你可以想像一下極高頻光會發生什麼事情....非常容易被吸收(所以才不會跑去其他地方干擾干涉),然後很難控制功耗,你頻寬超大沒錯....功耗也是一等一的高在發熱,比電子難控制多了。

你說不會因為光去干擾周圍器件?....從生成光開始也是一個鬼畜問題,光電轉換雜訊太大了,然後周圍產生位元的一起干擾.....嗯....做更小??

然後高頻光吸收發熱也是個坑洞,如果你要改變光也是問題,你覺得光在這個改變過程不會對周圍產生雜訊嗎?比如角度修改.....也是坑

非線性光學或許可以發展,但是非線性的邏輯跟類比一樣感覺就是未來要淘汰的東西,可以並行度很高但互相干擾又高功耗(吐血)

然後單純光學線性邏輯又很難做到跟電子線性邏輯一樣,因為受限制大小就在那裡,如果想做小就要複雜度比普通光子晶體還複雜,最終不如電子晶體。

反而本末倒置了。

這也是為什麼2015年發出50倍傳輸量(那個記者寫成50倍快....標題殺完全不懂)....

____簡單來說光傳輸的頻寬很大,很適合做高並行傳輸。

但不適合做成運算,當然還是有它的可能性在。

但是你能想像當EUV能夠在細微導線內控制的時候,避免很多量子效應干擾器件從而正常運作時,你早就把那個什麼3nmGAA的電子邏輯器件造出來量產了,更細更小,而且能大規模精確控制EUV,你早就能把3D IC做到上太空的程度了。(吐槽)

51
-
未登入的勇者,要加入討論嗎?
板務人員:

1320 筆精華,11/12 更新
一個月內新增 1
歡迎加入共同維護。


face基於日前微軟官方表示 Internet Explorer 不再支援新的網路標準,可能無法使用新的應用程式來呈現網站內容,在瀏覽器支援度及網站安全性的雙重考量下,為了讓巴友們有更好的使用體驗,巴哈姆特即將於 2019年9月2日 停止支援 Internet Explorer 瀏覽器的頁面呈現和功能。
屆時建議您使用下述瀏覽器來瀏覽巴哈姆特:
。Google Chrome(推薦)
。Mozilla Firefox
。Microsoft Edge(Windows10以上的作業系統版本才可使用)

face我們了解您不想看到廣告的心情⋯ 若您願意支持巴哈姆特永續經營,請將 gamer.com.tw 加入廣告阻擋工具的白名單中,謝謝 !【教學】