Триизмерните компютри не са вече екзотична технология

Днес едва ли има човек, който да не знае що е то 3D. Киносалони, очила, телевизори с обемно изображение – триизмерните спецефекти за сравнително кратко време извървяха пътя от екзотична технология до всеобща мода и мания. Виж, малко са хората, които си дават сметка, че магическият термин 3D има много повече и по-дълбоки измерения от трепкащите стереоскопични изображения на „Аватар” или тв панелите с големи екрани.

Иде реч за разработки, провокирани именно от 3D ефектите – от повишените изисквания, които те предявяват към графичните адаптери, централните процесори, дисковете за съхраняване на информация. Именно тези повишени изисквания принудиха производителите на хардуер да търсят нови, още по-високопроизводителни технологии за обработка на информация. Тласнаха ги по пътя към създаване на така наречените триизмерни компютри.

3D процесори. 3D памети. 3D оптични медии и твърди дискове. Всичко това не е фантастика, а реалност, благодарение на която Закона на Мур ще важи и в следващите десетилетия

Темите тук са основно три, а заигравката с 3D е свързана с някои от най-ключовите компоненти в един съвременен компютър: неговия процесор, оперативна памет и устройство за съхраняване на данни. Именно тук разработчиците и инженерите на водещите хай тек компании демонстрират склонност към „обемно” мислене и предлагат някои наистина интересни решения на доскоро неразрешими проблеми.

Триизмерните процесори
Още през пролетта на тази година Intel – лидер на пазара за микропроцесорни решения, обяви, че новата им генерация чипове, произведени по 22-нанометров процес, ще включват триизмерни транзистори. Тяхното официално наименование всъщност е 3D Tri-gate транзистори – нов вид елементи с революционна структура, която се издига над равнината на чипа, с което едновременно се повишава производителността му и се намалява енергийната му консумация.

Това представяне, разбира се, не е съвсем точно – в действителност всички транзистори на един подобен чип (3D и не-3D) ще са разположени успоредно един на друг и свързани хоризонтално. Самият начин на свързване обаче ще позволи за в бъдеще създаване на чипове, чиято структура ще е многопластова. Това ще намали драстично размера на процесора и ще съкрати пътя, който следва да изминава информацията между различните му части. Ефектите са свързани със сериозен ръст в бързодействието на чипа и увеличени възможности за свързване, тъй като чисто пространствено комуникационни връзки ще могат да се осъществяват не само в плоска равнина, а в пространството.

Новите, Tri-gate транзистори скоро ще се появят в 22 nm чипове на Intel от нова генерация.

Технологията, макар и в сравнително ранен стадий на разработка, вече демонстрира солиден потенциал и спокойно може да осигури за поне още едно десетилетие напред запазването на прословутия Закон на Мур (гласящ, че микропроцесорната мощ се удвоява на всеки 18 месеца).

Триизмерните памети
По времето, когато четете този материал, новите 8 GB чипове памет на Samsung вече би трябвало да са пазарна реалност. Те ще са едни от първите DDR3 модули, използващи революционната нова технология, известна като TSV (Through Silicon Via), разработена от IBM. Тя позволява стиковане на два или повече чипа в триизмерен „сандвич”, в който различните слоеве са свързани помежду си с вътрешни инфо пътеки, благодарение на които те могат да комуникират един с друг вертикално.

Резултатът е по-евтини, по-бързи и по-енергоефективни модули памет. При това модулите на Samsung са с едва два слоя и респективно полезните ефекти на технологията са сравнително скромни – още повече те са създадени за използване с настоящото поколение дънни платки и процесори. В най-близко бъдеще с усвояване на тази технология и възприемането й от производителите на микропроцесори ползите от нея ще стават все по-значими.

Samsung са едни от пионерите в разработката на многослойни чипове памет, използващи революционната TSV технология, която увеличава капацитета и намалява енергийната консумация.

Всъщност стъпки в тази насока се правят от няколко години насам. И Intel, и AMD в последните си генерации чипове елиминираха напълно допълнителната системна логика, която доскоро беше неделима част от дънните платки, и я интегрираха в самите процесори. Вече са факт и няколко масови модела чипове, включващи едновременно централен и графичен процесор (APU) С навлизането на многослойния триизмерен дизайн спокойно можем да очакваме в следващото десетилетие свръхинтегрирани чипове с вграден CPU, GPU и дори памет – истински компютри върху една силициева пластина.

Триизмерните дискове
Дори и днес масовите оптични медии като DVD и Blu-ray позволяват запис и в дълбочина (т.е. в два и повече слоя), а много компании демонстрираха работещи прототипи с още повече пластове – до 16 на брой и максимален капацитет 400 GB. Истински тази технология ще блесне обаче, когато идеята за холографски запис се превърне в реалност, а не само в научна мечта.

Тук не става дума просто за медията, върху която се съхраняват данните, а за комплексен алгоритъм, позволяващ запис на една сцена от различни ракурси, – т.е. на истинско 3D преживяване. Реално на същия принцип информацията би могла да бъде записвана в специален носител, а извличането й да става с промяна на ъгъла, под който се чете тя.

General Electric съживи мечтата за истинска, холограмна медия за запис на данни. Създаденият от тях мини-холо диск може да побере до 500 GB информация.

Една от най-перспективните разработки в тази насока е на General Electric. Неотдавна те демонстрираха 120-милиметров холографски диск, който не само позволява многослоен запис в дълбочина, но и може да се чете с лазери, много подобни на тези, използвани в популярните днес Blu-ray устройства. Ако компанията успее да доведе нещата до реален пазарен прототип, съвсем скоро ще можем да съхраняваме цялата си HD колекция филми върху един-единствен холографски минидиск.