Integrirani krugovi (IC) u srži su moderne elektroničke tehnologije i doživljavaju stalne inovacije. Od pametnih telefona i umjetne inteligencije do Interneta stvari (IoT), inovacije u integriranim krugovima pokreću transformacije u različitim industrijama. Ovaj se članak bavi najnovijim tehnološkim dostignućima u integriranim krugovima, usredotočujući se na pet vrhunskih dostignuća koja oblikuju budućnost elektroničkih proizvoda i sustava.

Napredna procesna tehnologija: Otkrića u 3nm i nižim

Procesna tehnologija integriranih krugova ključni je čimbenik koji utječe na njihove performanse, potrošnju energije i veličinu. Posljednjih godina 3nm i niže procesne tehnologije postupno su ušle u fazu komercijalizacije. Vodeći proizvođači čipova poput TSMC-a i Samsunga najavili su masovnu proizvodnju ove tehnologije, koja pomaže u ublažavanju globalne nestašice čipova. 3nm procesna tehnologija, smanjenjem veličine tranzistora, dodatno poboljšava performanse čipa i značajno smanjuje potrošnju energije. Ova tehnologija ne samo da omogućuje procesorima da isporuče veću računalnu snagu, već donosi i revolucionarne promjene na uređajima u područjima kao što su pametni telefoni, podatkovni centri i 5G komunikacija.

Slika 1-1 Integrirani krug (1)

Napredak u razvoju kvantnih računalnih čipova

Kvantno računalstvo, kao novi računalni model, postaje glavni vrhunac u području integriranih krugova. Kvantni čipovi temelje se na principima kvantne mehanike i koriste kvantne bitove (qubite) za zamjenu tradicionalnih binarnih bitova za obradu informacija. Trenutno velike tehnološke tvrtke diljem svijeta, poput IBM-a, Googlea, Intela i kineske Alibabe i Huaweija, ubrzavaju razvoj kvantnih računalnih čipova. Iako je tehnologija kvantnog računalstva još uvijek u eksperimentalnoj fazi, njezin je potencijal ogroman i može revolucionirati više područja, uključujući umjetnu inteligenciju, kriptografiju i probleme optimizacije.

Slika 1-2 Integrirani krug (2)

Primjene tehnologije sustava u paketu (SiP)

SiP tehnologija integrira više čipova u jedno pakiranje, nudeći veću funkcionalnu integraciju i manju veličinu od tradicionalnog pakiranja. Ova tehnologija ne samo da poboljšava performanse uređaja, već i optimizira potrošnju energije, što je čini široko primjenjivom u pametnim telefonima, nosivim uređajima, automobilskoj elektronici i drugim područjima. Na primjer, Appleova najnovija serija procesora usvaja SiP tehnologiju, integrirajući procesor, memoriju i grafičku procesorsku jedinicu u jedan čip, što rezultira većom računalnom snagom i duljim trajanjem baterije.

Adaptivni AI akceleratori: rubno računalstvo i pametna obrada

Umjetna inteligencija (AI) postala je temeljna pokretačka snaga tehnoloških inovacija posljednjih godina, a razvoj integriranih krugova pokreće široko usvajanje umjetne inteligencije. Adaptivni AI akceleratori su čipovi posebno dizajnirani za rukovanje AI zadacima i ubrzavanje izračuna AI algoritama kao što su duboko učenje i strojno učenje. U usporedbi s tradicionalnim CPU-ima i GPU-ima, AI akceleratori nude veću učinkovitost i manju potrošnju energije. Akceleratori umjetne inteligencije sve se više primjenjuju u rubnom računalstvu, podržavajući aplikacije umjetne inteligencije u industrijama kao što su autonomna vožnja, pametna sigurnost i industrijska automatizacija.

Na primjer, NVIDIA-in AI akcelerator A100 i Googleov TPU (Tensor Processing Unit) tipični su AI akceleratori koji značajno poboljšavaju brzinu i učinkovitost AI izračuna kroz optimizaciju hardvera. Kako se AI tehnologija nastavlja razvijati, AI akceleratori postat će neizostavan dio integriranih krugova, potičući brzi rast pametnog hardvera i inteligentnih aplikacija.

Visokofrekventna obrada signala i tehnologija 5G komunikacijskih čipova

Za podršku višim frekvencijama i većim propusnostima za 5G mrežnu komunikaciju, dizajn i proizvodnja komunikacijskih čipova zahtijevaju naprednije tehnologije. S tim u vezi, tehnologija visokofrekventne obrade signala posebno je važna. 5G komunikacijski čipovi ne samo da moraju ispunjavati zahtjeve niske latencije i velike brzine, već i podržavati širi raspon frekvencijskih pojaseva i složenije tehnologije modulacije signala.

Na primjer, 5G čipovi osnovnog pojasa koje su lansirale tvrtke poput Qualcomma i Huaweija koriste napredne tehnologije kao što su višepojasna integracija i tehnologija milimetarskih valova kako bi značajno poboljšali učinkovitost mrežnog prijenosa. S širenjem 5G-a, tehnologija visokofrekventne obrade signala igrat će ključnu ulogu u područjima kao što su pametni domovi, autonomna vožnja i industrijski IoT, gurajući tehnologiju integriranih krugova na još više razine.

Zaključak

Napredak u tehnologiji integriranih krugova ubrzava digitalnu transformaciju različitih industrija. Uz kontinuirana otkrića u 3nm i nižoj procesnoj tehnologiji, kvantnom računalstvu, sustavu u paketu, AI akceleratorima i 5G komunikacijskim čipovima, budući elektronički uređaji postat će pametniji, učinkovitiji i kompaktniji. Bilo da se radi o pametnim telefonima, autonomnoj vožnji, umjetnoj inteligenciji ili 5G mrežama, integrirani krugovi i dalje će igrati ključnu ulogu. Kako se tehnologija nastavlja razvijati, možemo sa sigurnošću očekivati da će inovacije u integriranim krugovima igrati sve važniju ulogu u nadolazećoj tehnološkoj revoluciji.