Чип спешит на помощь

«Микропроцессор – это, по мнению многих, наиболее важный прибор из всех созданных человеком с начала нашего века. Делая автоматизацию дешёвой и удобной для применения там, где до сих пор она была неэкономичной, слишком сложной или требовала слишком громоздких приборов, микропроцессоры, несомненно, окажут далеко идущее воздействие на нашу повседневную жизнь» – так, пророчески для века 21-го, начиналась статья «Необъятные горизонты микроэлектроники», опубликованная в № 26 (991) газеты «За рубежом» за 1979 год.

Сферы применения микропроцессоров, рассказывал автор, максимально широкие: от техники для дома до космических спутников. Чипы можно использовать в игрушечных и настоящих поездах, автомобилях, звуковоспроизводящей аппаратуре и во многих других машинах и устройствах. Они стали результатом долгой работы инженеров: «Микропроцессоры, разумеется, появились благодаря достижениям микроэлектроники, которая самым тесным образом связана с компьютерами. Первый электронный компьютер, начавший работать в 1946 году, содержал 18 тысяч электронных ламп и размещался на площади в 170 квадратных метров, то есть занял целый торговый зал небольшого магазина самообслуживания.

Теперь же у нас есть микрокомпьютер, обладающий большей вычислительной мощностью, выполняющий вычисления во много раз быстрее и не превышающий по размеру небольшой плоский чемоданчик. Такой микрокомпьютер потребляет столько же энергии, сколько обычная электрическая лампочка, и стоит всего несколько сотен фунтов. Воспользовавшись клавиатурой, напоминающей клавиши пишущей машинки, оператор может за несколько минут ввести в него все нужные инструкции».

Особого внимания из различных типов микросхем заслуживают схемы памяти: «Любое программируемое микроэлектронное устройство, для примера, скажем, карманные калькуляторы, должно обладать определённой памятью, в которую можно записывать новые программы».

Второй класс микрочипов – это процессоры. Они играют важную роль в распространении микроэлектроники, поскольку являются ключевым компонентом большинства электронных устройств: «Процессор вызывает инструкции из оперативной памяти и работает с ними. Это часть компьютера, в которой принимаются решения, и антропоморфически её можно назвать "думающей"».

Сегодня без микросхем невозможно представить современную технику. Учёные и инженеры по всему миру продолжают совершенствовать их функции. В 2017 году исследователи из Университета Небраски-Линкольна работали над термодиодами, задачей которых являлось не только отводить лишнее тепло, но и использовать его с выгодой. Вопрос охлаждения техники – один из самых важных. Ее перегрев ведет к поломкам. Инженеры решили применять тепло в качестве альтернативы электроэнергии. Технология эта экспериментальная, пока что ученые создали лишь один из элементов, для которых существенный нагрев не является принципиальной помехой в работе. Предстоит еще масса усилий, прежде чем удастся разработать полноценный компьютер, работающий на другом физическом принципе, используя тепло вместо электричества.

Работают инженеры и над микрочипами, которые невозможно увидеть человеческим глазом. Так, в 2021 году эксперты из Иллинойса (США) представили публике самое маленькое летательное устройство в мире – микрочип с крыльями из микроволокна размером с песчинку. Большое количество таких микрочипов смогут следить за изменениями в окружающей среде. Для получения более точных данных нужно, чтобы датчики как можно дольше оставались в воздухе.

В феврале 2024 года крупнейшая микроэлектронная компания Китая SMIC, вопреки ограничениям США, запретивших поставки в Поднебесную полупроводников и оборудования для производства микросхем, создала линии для выпуска чипов нового поколения. Это будут 5-нанометровые процессоры Kirin, разработанные подразделением Huawei. Применять Kirin будут в премиальных смартфонах компании.

Если производство гаджетов на основе этих чипов оправдает себя, то в работу по такой же технологии запустят Ascend 920 – самый мощный процессор Huawei для работы с искусственным интеллектом. Кроме того, успешный запуск линии покажет, что национальная полупроводниковая промышленность Китая развивается, несмотря на санкционное давление Америки.

Свои амбиции в этой индустрии имеет Вьетнам. В октябре 2023 года в стране открылся завод по выпуску полупроводников компании Amkor Technology. В декабре же стало известно, что основать свое производство здесь планирует и мировой лидер в области визуальных вычислений Nvidia. Об этом во время своего визита во Вьетнам сообщил генеральный директор компании Дженсен Хуанг. Известно, что инвестиции уже составили 250 миллионов долларов.

Ну и одна из недавних громких новостей из мира микросхем связана с именем Илона Маска. Принадлежащая ему компания Neurolink начала вживлять чипы в мозг человека. Главная цель — помочь парализованным людям: они смогут общаться, управлять устройствами и даже работать только при помощи силы мысли.

Сергей Меляхов

В иллюстрации использовано  фото с сайта https://unsplash.com/ и фото из архива редакции.