CPU av superledere

[pululf]

Hei, satt og tenkte på noe...

 

Ville det ikke ha vært mulig å lage en "Super-CPU" av superledere istedenfor halvledere? Og så tar man og kjøler den ned med flytende nitrogen. Da vil det jo være null resistans, og jeg kan tenke meg at man kan gjøre mye morsomt med en CPU uten mostand!

 

Eller er jeg helt på jordet nå?

[Khaffner]

Snakker vi ikke flytende helium eller kanskje enda kaldere for å få silicium superledende?

[pululf]

Snakker vi ikke flytende helium eller kanskje enda kaldere for å få silicium superledende?

Trenger vel ikke å være av silicium?

Kan man ikke bruke en stoff som er superledende ved høyere temperaturer? Syns å ha lest at det var et stoff som var superledende helt opp til 77K.

[Herr Brun]

Er ikke prosessorteknologi basert på at halvledere er nettopp det, både ledende og ikke-ledende?

Strøm går gjennom krets: 1

Strøm går ikke gjennom krets: 0

Sett sammen mange 1 og 0, så får du et språk.

[genstian]

Jepp, silisium er nok ikke det stoffet som har minst motstand heller, men det er jo en grunn til at det brukes.

[Salt kjeks]

Jeg ser ikke helt for meg hvordan de skulle få det til å fungere med en superleder. Poenget er jo at strømmen bare kan bevege seg på helt spesielle måter i en halvleder, eksempelvis bare én vei.

[SeaLion]

Før noen år siden var det snakk om optiske prosessorer, de brukte lys i stedet for strøm. Og det fantes visstnok visse kystaller som hadde flere distingte nivåer av gjennomsiktighet, f.eks helt lystett, svakt gjennomskinnelig, mer gjennomskinnelig osv. Helt opp til 6 distingte nivåer var tenkelig. En sånn prosessor kunne altså jobbe med et 6-tallsystem (hovedgrunnen til at dagens datamaskiner bruker et 2-tallsystem er jo at strømbrytere kun har to stillinger, av eller på). Og lys er jo vesentlig raskere enn strøm. Resultatet kunne altså bli en supermegarask prosessor med relativt lavt strømforbruk og derav lav varmeeffekt. Ved å bygge signalnettet/databussen med optiske fibre og bruke et optisk datalager, så kunne man altså bygd en gigamegarask superdatamaskin.

 

Men det var nok et eller annet problem med slike optiske datamaskiner, for de har ikke dukket opp enda.

[A-Jay]

Å bygge en CPU kun med superledere gir ingen mening. Grunnen til at vi bruker halvledere (hovedsakelig silsium) i dagens CPUer er at halvledere har denne egenskapen at man kan styre resistiviteten i (og dermed strømmen gjennom) halvlederen ved hjelp av et påtrykket spenningsfelt. Det er denne geniale egenskapen som gir grunnlaget for transistorer som er den viktigste komponenten i CPUer. Og denne egenskapen vil du nok neppe finne i superledere.

 

Men det forskes intensivt på ulike løsninger for å redusere varmetap i moderne prosessorer. Optiske kretser som SeaLion nevner kan være en mulighet, men det ligger et stykke inne i fremtiden. Et problem er at man ikke har funnet opp en effektiv nok optisk transistor enda. Og en datamaskin er som kjent meningsløs uten transistorer.

Endret 26. april 2009 av A-Jay

[kyrsjo]

Før noen år siden var det snakk om optiske prosessorer, de brukte lys i stedet for strøm. Og det fantes visstnok visse kystaller som hadde flere distingte nivåer av gjennomsiktighet, f.eks helt lystett, svakt gjennomskinnelig, mer gjennomskinnelig osv. Helt opp til 6 distingte nivåer var tenkelig. En sånn prosessor kunne altså jobbe med et 6-tallsystem (hovedgrunnen til at dagens datamaskiner bruker et 2-tallsystem er jo at strømbrytere kun har to stillinger, av eller på). Og lys er jo vesentlig raskere enn strøm. Resultatet kunne altså bli en supermegarask prosessor med relativt lavt strømforbruk og derav lav varmeeffekt. Ved å bygge signalnettet/databussen med optiske fibre og bruke et optisk datalager, så kunne man altså bygd en gigamegarask superdatamaskin.

 

Men det var nok et eller annet problem med slike optiske datamaskiner, for de har ikke dukket opp enda.

 

Kunne man styre gjennomsiktigheten i trinn, med terskelverdier? Hvordan styrte man dette - lys, strøm, lys, temperatur, trykk, ???

 

Å bygge en CPU kun med superledere gir ingen mening. Grunnen til at vi bruker halvledere (hovedsakelig silsium) i dagens CPUer er at halvledere har denne egenskapen at man kan styre resistiviteten i (og dermed strømmen gjennom) halvlederen ved hjelp av et påtrykket spenningsfelt. Det er denne geniale egenskapen som gir grunnlaget for transistorer som er den viktigste komponenten i CPUer. Og denne egenskapen vil du nok neppe finne i superledere.

 

Men det forskes intensivt på ulike løsninger for å redusere varmetap i moderne prosessorer. Optiske kretser som SeaLion nevner kan være en mulighet, men det ligger et stykke inne i fremtiden. Et problem er at man ikke har funnet opp en effektiv nok optisk transistor enda. Og en datamaskin er som kjent meningsløs uten transistorer.

 

Jeg vet ikke så mye om bipolare transistorer, men FET-transistorer har jeg lekt litt med (simulert etc.). Der styrer man strengt tatt ikke resistiviteten, men størrelsen på området som kan lede strøm.

[A-Jay]

Jeg vet ikke så mye om bipolare transistorer, men FET-transistorer har jeg lekt litt med (simulert etc.). Der styrer man strengt tatt ikke resistiviteten, men størrelsen på området som kan lede strøm.

Men det er uansett fundert i at man kan styre egenskaper til halvlederen med en påtrykt spenning.

Endret 26. april 2009 av A-Jay

[kyrsjo]

Jupp, iallefal MOSFET.

 

I BJT tror jeg I_collector \propto I_base

[Maelwedd]

Jeg ser ikke helt for meg hvordan de skulle få det til å fungere med en superleder. Poenget er jo at strømmen bare kan bevege seg på helt spesielle måter i en halvleder, eksempelvis bare én vei.

Nope. En diode vil under visse forhold kun lede strøm én vei, men det er en struktur, altså ikke bare en homogen halvleder (på samme måte som en transistor, ol). Halvleder betyr at ledningsevnen til materialet ligger mellom isolatorer og metaller.

 

Noe som ville vært veldig bra med rom-temperatur-superledere, ville vært at man kunne brukt dem i koblingene inne i prosessoren. Signalene må jo bli sendt fra transistor til transistor og rundt omkring, og der har man problemer nå, pga de høye frekvensene. Et superledende materiale vil kunne ha en stor påvirkning på prossessordesign. "Kunne ha" siden det i tillegg må ha flere egenskaper på plass, som at det ikke må reagere med omliggende materialer.

[Rescue me]

Før noen år siden var det snakk om optiske prosessorer, de brukte lys i stedet for strøm. Og det fantes visstnok visse kystaller som hadde flere distingte nivåer av gjennomsiktighet, f.eks helt lystett, svakt gjennomskinnelig, mer gjennomskinnelig osv. Helt opp til 6 distingte nivåer var tenkelig. En sånn prosessor kunne altså jobbe med et 6-tallsystem (hovedgrunnen til at dagens datamaskiner bruker et 2-tallsystem er jo at strømbrytere kun har to stillinger, av eller på). Og lys er jo vesentlig raskere enn strøm. Resultatet kunne altså bli en supermegarask prosessor med relativt lavt strømforbruk og derav lav varmeeffekt. Ved å bygge signalnettet/databussen med optiske fibre og bruke et optisk datalager, så kunne man altså bygd en gigamegarask superdatamaskin.

 

Men det var nok et eller annet problem med slike optiske datamaskiner, for de har ikke dukket opp enda.

Lest om det samme selv, de tipper visst at de skal ha de første prosessorene ferdig i 2020 eller noe sånt.

[kyrsjo]

Jeg ser ikke helt for meg hvordan de skulle få det til å fungere med en superleder. Poenget er jo at strømmen bare kan bevege seg på helt spesielle måter i en halvleder, eksempelvis bare én vei.

Nope. En diode vil under visse forhold kun lede strøm én vei, men det er en struktur, altså ikke bare en homogen halvleder (på samme måte som en transistor, ol). Halvleder betyr at ledningsevnen til materialet ligger mellom isolatorer og metaller.

 

Noe som ville vært veldig bra med rom-temperatur-superledere, ville vært at man kunne brukt dem i koblingene inne i prosessoren. Signalene må jo bli sendt fra transistor til transistor og rundt omkring, og der har man problemer nå, pga de høye frekvensene. Et superledende materiale vil kunne ha en stor påvirkning på prossessordesign. "Kunne ha" siden det i tillegg må ha flere egenskaper på plass, som at det ikke må reagere med omliggende materialer.

 

Pluss at det må være mulig å behandle prosessteknisk. Det må i det minste være mulig å etse grøfter hvor de skal gå, og fylle disse med romtemperatur-superleder-materiale aka. unobtanium.

 

Meh. Jeg begynner å bli redd for å ende opp som ingeniør...

[storken]

Transistors are the basic building blocks of the processors found in everything from supercomputers to digital music players, and IBM achieved the record speeds by building one from silicon laced with exotic chemical element germanium.

***

The transistor achieved a speed of 500 gigahertz, which is more than 100 times speedier than the fastest PC chips sold today, and about 250 times faster than the typical mobile telephone chip, Meyerson said.

 

That speed was hit only when IBM researchers, working with counterparts from the Georgia Institute of Technology, cooled the transistor to near absolute zero, but Meyerson said the device still ran at 300 gigahertz at room temperature.

[kyrsjo]

Har hørt om den der tidligere, men den er vel mer tiltenkt høyfrekvens radiosendere/mottakere enn CPU'er.

 

Forøvrig er vel ikke Germanium så eksotisk innen semiconductor-industrien?

[Rescue me]

Stor forskjell på en enkelt transistor og en CPU .