Как известно, физические свойства и возможности кремния, сейчас повсеместно используемого в производстве полупроводников, подходят к краю своих возможностей. Уже довольно продолжительное время исследователи сосредоточены на исследовании графена – как приемника кремния. Однако перед всей промышленностью стоит еще одна большая проблема: внутренняя связь меж компонентами. Связь между центральным процессором и памятью происходить через шину данных, которая по существу является коммуникационной магистралью между данными, которые хранятся в памяти, и теми данными, что CPU должен обработать/только что закончил обрабатывать. Фактически, шина данных на данный момент не выступает «бутылочным горлышком», но за последние несколько лет объёмы данных выросли настолько экспоненциально, что в ближайшем будущем это станет проблемой.
В этом направлении совместно работают MIT (Массачусетский технологический институт) и Стэнфордский университет, и у них есть экзотическое решение: убрать шину данных полностью, объединив процессор и память в одну единую микросхему. Предлагается располагать «слои» логики и памяти вертикально друг над другом, чередуя их.
Более того, на данный момент у исследователей уже есть прототип такой «вундер-вафли». В качестве вертикальных соединителей используется углеродные нанотрубки, а памятью служит не привычная нам DRAM, а RRAM – Resistive Random Access Memory (это отдельная и очень обширная тема). У прототипа объединено более 1 миллиона ячеек памяти и 2 миллиона транзисторов.
Сейчас прототип работает при частоте всего 1 кГц, что конечно крайне мало. Однако исследователи утверждают, что повышение рабочей частоты задача намного более простая, чем фактическая разработка такого устройства. Также стоит понимать, что лаборатории университетов намного мене технологичны. Используется «толстенный» 1 мм техпроцесс (1 млн. нанометров). Вспомните, какой техпроцесс у Intel и Samsung.
И последний момент: для создания кремниевых кристаллов требуются температуры свыше 1000 градусов, поэтому сложно создавать трехмерные микросхемы без повреждения предыдущих слоев. В свою очередь объединение памяти RRAM углеродными нанотрубками требуют температур около 200 градусов.