IBM:n tutkimuksessa keksittiin 20 vuotta sitten, että transistoreja voitiin nopeuttaa vaihtamalla vanhat alumiiniset johtimet kuparisiin. Kupari on edelleen paras materiaali noin 15 nanometrin viivanleveyteen saakka, mutta kun mennään sen alle, kuparin aikakausi tulee väistämättä päättymään.
Näin näkee IBM:n tutkimuksessa materiaalien kehityksestä vastaava Dan Edelstein, joka tunnetaan laajalti nimellä Mr Copper. Edelstein mukaan kupari osoittautui monella tapaa käänteentekeväksi materiaaliksi.
- Ilman kuparia prosessorien kehitys olisi törmännyt seinään ja keskuskoneiden suorittimia ei olisi voitu skaalata 180 nanometriä pienemmäksi.
Kupari johtaa sähköä merkittävästi alumiinia paremmin ja se kestää myös korkeampia virtoja kulumatta. Kuparin ongelma oli se, että se vahingoitti – myrkytti, kuten Edestein sanoo – piin, jos se pääsee CMOS-piitransistorien kanssa kosketuksiin.
Tämä edellytti tuotantoprosessin kehittämistä niin, että kupari voitiin asentaa johtimeksi sirulle ja samalla eristää se piistä. IBM julkisti kupari-CMOS-prosessorinsa vuonna 1997 ja tämä mahdollisti puolijohteiden kehityksen Mooren lain hengessä 180 nanometristä aina 15 nanometriin asti.
Jotta Mooren lakia voitaisiin jatkaa myös alle 15 nanometrin viivanleveyksissä, on kupari Edelsteinin mukaan pakko korvata muilla metalleilla Niiden resistiivisyyden pitää olla kuparia korkeampi. Mahdollisia kandidaatteja ovat Edelsteinin mukaan rutenium, kobaltti, nikkeli ja muut platinaryhmään kuuluvat jalometallit.
Kun verkkojen välisten yhdyskäytävien toteuttamisessa ollaan siirtymässä enenevässä määrin yhdessä tapahtuvaan reunalaskennan ja tekoälyn hyödyntämiseen, yksi järjestelmäkomponentti tahtoo jäädä turhan vähälle huomiolle: ihmisen ja koneen välisen rajapinnan toteuttava laite. Näin voi käydä esimerkiksi käytettäessä laitekehikkoja tai tietokonekoteloita järjestelmäarkkitehtuuriin kuuluvien edge-solmujen tekoälytoimintojen sijoituspaikkoina, kirjoittaa Advantech artikkelissaan.
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
