50 лет интегральной схеме

В этом году корпорация Intel отмечает 50-ю годовщину величайшего достижения нашего времени — интегральной схемы.

В 1959 году Роберт Нойс (Robert Noyce), ставший позднее одним из основателей Intel, создал первую планарную интегрированную схему на основе кремния. Изобретение Нойса, которое представляло собой полную электронную схему, размещенную в небольшом кремниевом чипе, положило начало революционным изменениям в полупроводниковой промышленности Кремниевой Долины. Практически во всех современных интегральных схемах в той или иной мере используется предложенная Нойсом производственная технология.

Интегральные схемы базируются на более раннем изобретении — транзисторах компании Bell Labs (1947 г.). Они быстро нашли применение в радиоприемниках, телефонах и телевизорах. Однако электронные устройства на базе дискретных транзисторов в индивидуальных корпусах оказывались более крупными, менее надежными и потребляли больше энергии, чем предполагали конструкторы. В первых интегральных схемах удалось разместить несколько транзисторов на одном чипе (прямоугольной кремниевой пластинке). Их производство было дешевле, появилась возможность выпуска больших партий продукции. Сегодня одна микросхема может содержать более двух миллиардов транзисторов.

Интегральные схемы используются повсюду — в компьютерах, автомобилях, телевизорах, музыкальных плеерах, сотовых телефонах и кухонных устройствах — ими могут оснащаться даже визитки. Если бы Нойс не изобрел интегральную схему, бесчисленное множество современных устройств, процессов, сервисов, приборов и удобств было бы невозможным, поскольку электронные схемы до сих пор состояли бы из дискретных компонентов, занимающих слишком много места, потребляющих слишком много энергии и слишком ненадежных, чтобы их можно было применять на практике.

<Изобретение Нойса легло в основу технологии массового производства интегральных схем на кремниевых подложках, — сказал Джастин Раттнер (Justin Rattner), старший почетный сотрудник Intel и техни-ческий директор. — Без идеи Нойса по созданию планарной интегральной схемы на основе кремния человечеству не удалось бы достичь того, что мы имеем сегодня. Полупроводниковые интегральные схемы, которые используются практически во всех электронных устройствах, можно сказать, произвели настоящую революцию в мире электроники>.

Сегодняшние изобретения — основа преимуществ в будущем

В День изобретателя 11 февраля корпорация Intel приоткрыла секреты Intel Lab, чтобы показать, какими в ближайшие годы могут стать электронные технологии, призванные улучшить нашу жизнь. Еще недавно вычислительные возможности завтрашнего дня — от технологии<очувствления>роботов и машинного восприятия до получения бесплатной энергии и изменения формы устройств — представлялись чем-то из области научной фантастики. Излишне говорить, что сейчас мы с каждым днем приближаемся к воплощению этих фантастических идей в жизнь. Более того, скорость внедрения технологических инноваций возрастает. В ближайшие 40 лет будет сделано не меньше изобретений, чем за последние 10 000 лет истории человечества.

Достижения в технологиях микросхем открывают дорогу к созданию множества новых приложений. Мечта сотрудников Intel — коммуникации, охватывающие миллиарды людей и триллионы электронных устройств. Приближается эпоха, когда одна микросхема будет легко обрабатывать более триллиона арифметических операций в секунду. Подобные компьютеры с производительностью порядка ТераФЛОПС смогут расшифровывать нашу генную информацию за несколько минут, в режиме реального времени предоставлять врачам изображения, полученные методом аксиальной компьютерной томографии, или трехмерные изображения внутренних органов нашего тела. Благодаря технологическим инновациям в области многоядерных процессоров, где корпорация Intel является лидером, новые виды устройств бытовой электроники и профессиональных систем смогут обрабатывать огромные объемы данных за короткое время, потребляя при этом меньше энергии.

Раттнер высказал пять предположений о том, как технологические инновации в области экологически безопасных вычислений, персонального образа жизни, робототехники, коммуникаций и здравоохранения смогут изменить мир в предстоящие годы.

N1Максимально экологичная обработка данных

Достижения в области оптимизации энергопотребления позволят корпорации Intel найти новые способы выявления и использования источников энергии для устройств бытовой электроники, которые не нужно будет подключать к электрической сети, — это обеспечит максимально экологичную обработку данных. Представьте себе устройства, способные извлекать<бесплатную энергию>из окружающей среды, в том числе самостоятельно обеспечивающие себя энергией датчики, устанавливаемые на мостах и зданиях для сбора и регистрации данных о деформациях и растяжениях. Для питания персональных электронных устройств вместо батареи можно будет использовать тепло человеческого тела, излучение вышек сотовой связи и даже энергию, выделяющуюся при нажатии кнопок смартфона во время отправки электронной почты. Энергоэффективность будущих портативных ПК позволит им потреблять значительно меньше энергии, чтобы пользователи могли забыть о проблемах, связанных с питанием от батарей.

N2Лучшие условия для жизни, работы и развлечений

Благодаря достижениям Intel в области многоядерной обработки данных и в сенсорных технологиях компьютеры смогут распознавать лица, здания и другие объекты. Пульт дистанционного управления телевизором будет определять, у кого в руках он находится, и автоматически переключаться на любимые программы телезрителя. Поскольку число ядер в будущих процессорах Intel увеличится многократно, массовые суперкомпьютеры смогут создавать визуальные эффекты с качеством киносъемки, например, в режиме реального времени строить трехмерные пейзажи, неотличимые от природных. Благодаря наличию множества ядер в вашем<сверхразумном>компьютере — настольном или мобильном ПК — домашнее видео с дрожащим изображением превратится в материал профессионального качества, а вы сможете воспользоваться функциями интеллектуального нелинейного монтажа и автоматически генерируемыми эффектами перехода.

N3Человекоподобная и микроскопическая робототехника

Сегодня большинство роботов применяется в производственных помещениях, их задания или окружающая среда остаются неизменными. Давайте представим себе домашних роботов, способных не просто пылесосить ковер или изображать ручного динозаврика. Они смогут выгрузить посуду из посудомоечной машины и аккуратно сложить ваши носки. Самое важное — способность роботов к обучению перемещениям и использованию произвольных объектов, они должны уметь распознавать и обходить их, а также приспосабливаться к новым ситуациям. В настоящее время сенсорными методами пользуются рыбы, чтобы с помощью электрических импульсов<осязать>объекты, не касаясь их; такой же подход можно будет реализовать в домашних роботах — и тогда они смогут захватывать объекты неправильной формы, не разбивая их. Не все роботы будут<натуральной величины>. Некоторые из них будут неразличимы невооруженным глазом. Представьте себе миллионы таких микророботов —<катомов>(catom), которые смогут самостоятельно группироваться в объекты произвольной формы, способные перемещаться, менять цвет и форму. Портативный компьютер можно будет сложить (и положить в карман), превратить в мобильный телефон (чтобы позвонить или отправить текстовое сообщение) или превратить в большой и плоский ПК — с клавиатурой и крупным дисплеем, удобным для выхода в Интернет.

N4Безграничные возможности беспроводных технологий

Повсеместное использование беспроводных технологий откроет доступ к широким возможностям через компактные персональные устройства. Мобильный телефон или мобильное интернет-устройство смогут автоматически обнаруживать другой дисплей, запоминающее или вычислительное устройство, оказавшееся поблизости, и подключаться к нему. Видеоконтент автоматически начнет транслироваться с портативного устройства на экран в автомобиле или на плоский дисплей, расположенный на стене в гостиной.

N5Подключенные к сети компьютеры для здравоохранения

Представьте себе возможность наблюдения за пациентом путем сбора данных, которые помогут выявить отклонения в его здоровье, изменение походки или привычных действий. Можно расположить по всему дому десятки, сотни и даже тысячи крохотных, питающихся от батарей компьютеров и объединить их в сенсорную сеть. Эти беспроводные датчики специализированной сети смогут бесшумно собирать данные, в том числе сведения об освещенности, температуре, влажности или изменении походки. Беспроводные датчики передадут собранные данные<по эстафете>соседним устройствам и в конечном итоге на целевой компьютер, где они будут обработаны или переданы через Интернет для дальнейшего анализа. Полученная информация поможет улучшить качество жизни пациентов преклонного возраста: они смогут находиться дома, а не в стационаре. Собранные данные позволят также повысить качество медицинского ухода за счет предупреждения заболевания или его выявления на ранней стадии, снижения стоимости лечения и облегчения ухода за больным для членов семьи и медперсонала. Благодаря беспроводным датчикам можно будет не просто наблюдать за деятельностью человека, но выявлять поведенческие или физические проблемы у пациента, возможно, свидетельствующие об обострении заболевания.

Изобретение будущего

Все эти технологии находятся в Intel на этапе активных исследований и разработок.<Точно прогнозировать будущее крайне сложно, гораздо легче изобретать его, — считает Раттнер. — Именно этому простому принципу следовали и следуют изобретатели Intel. Можно и впрямь сказать, что будущее станет таким, каким мы изобретем его>.