Top 10 ei-pii-tietokoneyritystä

Piistä uusiin tietotekniikan muotoihin

Tietojenkäsittelyteollisuus syntyi, kun mekaaniset laitteet alkoivat suorittaa laskentaa, joka oli siihen asti varattu ihmisaivoille. Mutta todellisia tietokoneita alettiin luoda tyhjiöputkista ja myöhemmin transistoreista.

Seuraava vallankumous oli piitietokonesirut, joiden transistoritiheys kasvaa jatkuvasti kasvavan laskentatehon vuoksi.

Lähde: Mobile First

Tällä hetkellä puolijohdeteollisuus kokeilee yhä tehokkaampia järjestelmiä luodakseen siruja 5 nm ja jopa 2 nm alueella. Tämä tuo meidät yhä lähemmäksi ongelmaa, sillä jossain vaiheessa pienempien ja pienempien piitransistorien käyttö ei ole enää mahdollista.

Yksi piiatomi on teoreettinen raja, mutta käytännön tekniset ongelmat tekevät sen todennäköisesti ennen tätä kynnystä.

Joten, lakkaako laskentatehon eteneminen tästä eteenpäin? Luultavasti ei.

Ratkaisu on kuitenkin suorittaa laskenta täysin uusilla periaatteilla. On itse asiassa monia mahdollisia tapoja suorittaa laskentaa ilman piitransistoreja. Voimme tarkastella lupaavimpia ideoita menemättä teknisiin yksityiskohtiin.

Ei-piitä sisältävät puolijohteet

Puolijohde on materiaali, jolla on kyky vaihtaa johtavan (siirtää sähkövirtaa, luo "1"-datan binäärimuodossa) tai eristimen (sulkee sähkövirran, luo "0"-datan binäärimuodossa) välillä.

Pii on ollut materiaalina puolijohdesirujen luomisessa, mutta nyt tutkitaan paljon vaihtoehtoja. Mikä tahansa materiaali, jossa näkyy ominaisuus nimeltä band gap, voi olla hyvä ehdokas.

Lähde: Energiakasvatus

Vanadiinidioksidi

Vanadiinidioksidia on pitkään pidetty hyvänä vaihtoehtona piin korvaamiseksi. Tämä johtuu siitä, että se käy läpi ilmiön, joka tunnetaan nimellä "metalli-eriste-siirtymät", joka kestää vain a triljoonasosa sekunnin.

Metalli-eriste-siirtymän nopeuden pitäisi mahdollistaa nopeampi ja pienempi elektroniikka verrattuna klassiseen piipohjaiseen elektroniikkaan.

Viimeaikainen tutkimus on onnistunut tutkimaan titaanidioksidisubstraatille kerrostunutta vanadiinidioksidia.

He havaitsivat myös, että titaanidioksidi voi olla myös puolijohde. Tämä löytö voisi mahdollistaa neuromorfisten sirujen luomisen, jotka voisivat oppia laitteistotasolla, ottamalla inspiraatiota elävien järjestelmien aivoista, joissa on hermosoluja.

Sen erittäin nopean eristimestä metalliin siirtymisen ansiosta vanadiinidioksidia, jossa on aktiivinen titaanidioksidisubstraatti, voidaan käyttää luomaan Mott-hermosolun kaltaiset piikkioskillaattorit pystyvät replikoimaan laitteistotasolla biologisia hermosoluja.

Grafeeni

Toinen hyvä ehdokas on grafeeni, 2D-materiaali, jolla on erittäin korkea sähkönjohtavuus. Se on jopa potentiaalinen suprajohde ja "ihmemateriaali", jonka ominaisuuksia vielä löydetään reaaliajassa.

Voit lukea lisää ensimmäisistä onnistuneista yrityksistä tehdä grafeenista puolijohdemateriaali artikkelistamme "Grafeenipuolijohteet – ovatko ne vihdoin täällä?"

Orgaaniset materiaalit

Äskettäisen löydön mukaan orgaaninen materiaali voitaisiin pakottaa muodostamaan grafeenia muistuttava 2D-rakenne. Tämä voisi tehdä niistä yhtä ultrajohtavia kuin grafeeni, samalla kun niillä on luonnollisesti puolijohdeominaisuuksia, toisin kuin grafeeni, joka on "pakotettava tekemään niin".

Saat lisätietoja tästä vaihtoehdosta kohdassa "Voivatko orgaaniset puolijohteet yhdistää grafeenin ja piin edut?"

Puolijohteiden tehonkäytön optimointi

Ongelma yhä nopeampien ja pienempien transistorien käytössä on kasvava virrankulutus.

Vaihtoehtona voisi olla "redox-gating"-nimisen tekniikan käyttö. Tämä riippuu enemmän kemiallisesta reaktiosta (pelkistys) ja voi vähentää merkittävästi tehon tarvetta.

Jos tietojenkäsittelyn hinta alkaa nousta sähkökustannuksista enemmän kuin itse sirut, tämä on ratkaisu, jonka saatamme myös nähdä toteutettuna. Tutkimme viimeisimmät uutiset tästä aiheesta "Redox Gating voi johtaa uusille tehokkuustasoille pienessä elektroniikassa".

fotoniikka

Vaihtoehtoiset puolijohdemateriaalit yrittävät korvata piitä. Mutta entä jos laskenta tehtäisiin kokonaan käyttämättä elektroneja, transistoreita ja puolijohteita?

Tämä on fotoniikan idea, joka pyrkii suorittamaan laskennan suoraan valolla.

Valo on nopein asia universumissa, joten se voi olla suuruusluokkaa nopeampi kuin pii- ja puolijohdepohjainen laskenta.

Käytännössä, fotoniikka saattaa silti sisältää piitä mutta voisi myös luottaa kristalliin.

Valon aaltomaisen luonteen vuoksi fotoniikan suunnittelu perustuu käyriin ja ainutlaatuisiin (ja teknologisesti vielä hieman kypsymättömiin) suunnitteluperiaatteisiin, jotka eroavat puolijohteissa käytetyistä periaatteista.

Lähde: tiivistelmä

Quantum Computing

Laskenta voitaisiin suorittaa myös mittaamalla sähkövirran sijasta hiukkasten kvanttitila.

Sen sijaan, että se generoisi 0:n ja 1:n (ei virtaa tai virtaa), se käyttää "kvanttibittejä", joita kutsutaan kubiteiksi, joissa hiukkasdata on joko 0 JA 1 kerralla tai 1 tai 0.

Laskennan perustavanlaatuisen eron vuoksi kvanttilaskenta ei ole vaihtoehto "normaalille" laskennalle, vaan pikemminkin täydennys.

Vakiolaskenta toimii lineaarisesti ja kamppailee erittäin monimutkaisten laskelmien, kuten ilmastomallinnuksen, kryptografian tai monimutkaisten molekyylien, kuten proteiinien, 3D-konfiguraation kanssa. Ja tämä on juuri sellainen laskentatapa, jossa kvanttilaskennan odotetaan olevan erinomaista.

Joten vaikka kvanttitietokoneet eivät ehkä korvaa piitä, ne voisivat suorittaa parempia tehtäviä, jotka olivat aiemmin melkein mahdottomia piisiruille.

Voit lukea lisää kvanttilaskennan viimeisimmistä uutisista artikkelistamme "Kvanttilaskennan nykytila".

Biologiset organoidit

Aivomme ovat pohjimmiltaan supertietokoneita, ainakin mitä tulee prosesseihin, kuten hahmontunnistukseen, kieleen jne. Ja erittäin tehokkaita siinä, kuluttaen tuskin muutamaa tusinaa wattia.

Sveitsiläinen startup FinalSpark on nyt kehittänyt 0.5 mm:n suuren pallon (organoidit), joka koostuu 10,000 XNUMX ihmisen neuronista. Ja käyttää sitä laskennan suorittamiseen. Palvelu tulee saataville jopa pilven kautta.

Tämä on aivan uusi ala, ja on vielä epäselvää, kuinka pitkälle se menee. Mutta kuka tietää, ehkä jonain päivänä itseohjautuvat laitteemme toimivat neuroneilla sirujen sijaan.

Top 10 ei-pii-osaketta

1. International Business Machines Corporation

International Business Machines Corporation (IBM) oli johtava voima ensimmäisen keskustietokoneen kaupallistamisessa. Se on kuitenkin jäänyt jälkeen muiden teknologiajättien, kuten Applen, TSMC:n ja NVIDIAn, tuotantomäärästä.

Se on kuitenkin kvanttitietokoneiden kehityksen kärjessä. Se kehitti esimerkiksi 127 kubitin "Eagle" -kvanttitietokoneensa, jota seurasi 433 kubitin järjestelmä, joka tunnetaan nimellä "Osprey".

Ja tämä on nyt jota seuraa "Condor", 1,121 XNUMX suprajohtava kubitin kvanttiprosessori perustuu ristiresonanssiporttiteknologiaan yhdessä "Heronin" kanssa, kvanttiprosessorin kanssa aivan kentän reunalla.

IBM on mukana useimpien muiden tietojenkäsittelyn ja puolijohdeteollisuuden uusimpien innovaatioiden toteuttamisessa. Nämä sisältävät johtavia orgaanisia aineita, neuromorfinen laskenta, fotoniikan, Jne

IBM:stä on jossain määrin tullut "patenttiyhtiö", jolla on asiantuntemusta uusien laskentamenetelmien kehittämisessä ja niiden lisensoimisessa teollisuudelle.

Toistaiseksi näyttää erittäin päättäväiseltä pitää hallussaan mahdollisimman monta avainpatenttia kaikissa ei-piin laskentamenetelmissä, mitä se voi saada, mikä jäljittelee sen menneisyyttä, kun se on myötävaikuttanut massiivisesti puolijohdeteollisuuden kehittämiseen nykyisen jättiläisenä.

2. Microsoft Corporation

Microsoft on jo johtava "normaalien" pilvipalveluiden tarjoaja, ja se on edelläkävijä tarjoamassa kvanttilaskennan pilvipalveluita. Azure-kvantti.

On täysin mahdollista, että tulevaisuudessa suurin osa kvanttilaskennasta tehdään "etänä" pilvipalveluiden, kuten Microsoftin, avulla sen sijaan, että se olisi suoraan yhteydessä kvanttitietokoneeseen.

Tämä on erityisen todennäköistä, koska useimpia kvanttilaskentasovelluksia tutkivat biokemistit, materiaalitieteen asiantuntijat, ilmastotutkijat ja muut asiantuntijat, joilla ei ole erityistä taustaa kvanttilaskentaan.

Joten IBM:n, Microsoftin tai Googlen kaltaisissa yrityksissä työskentelevien omistautuneiden ammattilaisten luottaminen tietojenkäsittelyn hoitamiseen on järkevämpää kuin alaan kouluttamattomien ihmisten palkkaaminen tai kouluttaminen.

Microsoftin palvelutarjonta "hybridilaskenta", joka yhdistää kvanttilaskentaa perinteiseen pilvipohjaiseen supertietokonepalveluun.

Lähde: Microsoft

Vertikaalisen integraation sijaan Microsoftin lähestymistapa kvanttilaskentaan on ollut solmia kumppanuuksia alan johtavien toimijoiden kanssa, jotka kattavat käytännössä kaikki kvanttilaskennan toteuttamiseen mahdolliset teknologiat, kuten IonQ (IONQ), Pasqal, Kvanttiuumi, QCI (QUBT) ja Rigetti (RGTI).

Lähde: Microsoft

Microsoft myös perustettiin vuoden 2023 lopussa yhteistyö  Photonic, yritys, joka pyrkii yhdistämään kvanttilaskennan ja fotoniikan.

Microsoft on myös työskennellyt analogisten fotonisten sirujen parissa rahoitusalalle.

Kvanttilaskenta ei ole keskeistä Microsoftin liiketoiminnassa, ainakaan vielä. Se on kuitenkin alan keskeinen toimija ja saattaa tehdä osakevalinnasta "turvallisempaa" kuin ostaa suoraan sen kvanttilaskentakumppaneiden julkisesti noteerattujen osakkeiden, kuten QCI:n tai Rigettin, osakkeita.

3. Alphabet Inc.

Google on erittäin aktiivinen kvanttilaskennan alalla, lähinnä Google Quantum AI -laboratorion ja Santa Barbarassa sijaitsevan Quantum AI -kampuksen kautta.

Googlen kvanttitietokone teki historiaa vuonna 2019, kun Google väitti saavuttaneensa "kvanttiylivoiman" Sycamore-koneellaan suorittamalla 200 sekunnissa laskutoimituksen, johon perinteisellä supertietokoneella olisi mennyt 10,000 XNUMX vuotta.

Mutta ehkä Googlen suurin panos tulee olemaan ohjelmistoalalla, jossa sillä on paljon parempi maine kuin laitteistolla (haku, GSuit, Android jne.). Googlen kvantti-AI tarjoaa jo nyt ohjelmistopaketin, joka on suunniteltu auttamaan tiedemiehiä kvanttialgoritmien kehittämisessä.

Google on myös Lightmatterin kaltaisten fotoniikkayritysten aktiivinen tukija.

Google on todennäköisesti yksi yrityksistä, joka asettaa kvanttilaskentaohjelmistojen ja ohjelmoinnin standardit, mikä antaa etuoikeutetun paikan ohjata alan tulevaisuuden kehitystä. Sen tehokas verkko ja VC-toiminta antavat todennäköisesti myös paikan missä tahansa muussa ei-piipohjaisessa laskentamuodossa.

4. Intel

Intel on merkittävä siruvalmistaja ja näyttää pyrkivän hyödyntämään tätä voimaa kvanttilaskenta-areenalla.

Se julkaistiin hiljattain "Tunnel Falls", "edistynein piispin kubittisiru". Merkittävää siinä on, että se ei ole prototyyppi, vaan mittakaavassa rakennettu siru, jonka tuottoprosentti on 95 % ja jännitteen tasaisuus. Tämä avaa tien kvanttilaskentasirujen massatuotantoon, mikä on toistaiseksi vaikeasti kehittyvällä ja nopeasti muuttuvalla alalla.

Lähde: Intel

Juurelleen uskollisena Intel on myös kehittämässä ohjelmistoa hyödyntämään sirujaan Intel Quantum SDKTämä tarjoaa ohjelmoijille ohjeet kvanttilaskentaohjelmistojen kehittämiseen, jotka ovat yhteensopivia Intelin kvanttisirujen suunnittelun kanssa, mikä on historiallisesti ollut erittäin vahva ja kannattava liiketoimintavaltti Intelin perinteisten sirujen liiketoiminnalle.

Lähde: Intel

Skaalautuvan kvanttisirun valmistuksen tulo voi olla teollisuudelle yhtä vallankumouksellinen kuin mikä tahansa muu teknisempi tieteellinen läpimurto, joka alentaa kustannuksia ja asettaa yhteiset ohjelmointistandardit ja siruarkkitehtuurit.

Intel päätti vuoden 2023 lopussa luopumaan fotoniikkaliiketoiminnastaan että Jabil (JBL).

Kaiken kaikkiaan Intel edistyy kvanttilaskennassa ja näyttää olevan selkeä strategia keskittyä tähän aiheeseen fotoniikan ja muiden vaihtoehtojen yläpuolella.

5. Nvidia

Johtava näytönohjainten ja viime aikoina kryptovaluutan louhintalaitteiden ja AI-sirujen valmistaja on nyt todella kehittynyt PC-osien valmistajasta yhdeksi maailmanlaajuisista teknologiajättiläisistä.

Nvidia on myös aktiivinen kvanttilaskenta-avaruudessa sen NVIDIA DGX Quantum yhdistää normaalit sirut ja kvanttilaskenta käyttämällä uutta avoimen lähdekoodin CUDA-kvanttiohjelmistoalustaa.

Lähde: Nvidia

Vahvistaakseen johtoaan tekoälyssä Nvidia on myös julkaissut sen QuantumX-800 tekoälyoptimoituun verkkoon palvelinkeskuksissa.

Mitä tulee fotoniikkaan, Nvidia on solminut kumppanuuden TSMC:n ja Broadcomin kanssa. Se pyrkii luomaan yhden moduulin yhteispakatun optiikan (CPO) avulla, joka yhdistää klassiset piisirut ja fotoniikka.

Kaiken kaikkiaan Nvidian menestys on tiiviisti kytköksissä nykyiseen tekoälybuumiin, ja kvanttilaskenta ja fotoniikka ovat toisella sijalla. Se hyötyy kuitenkin myös näiden alojen kasvusta ja näyttää pitävän kiinni kilpailussa mukana.

6. Quantinuum / Honeywell

Quantinuum on tulosta Honeywell Quantum Solutionsin ja Cambridge Quantumin (ja kuten mainittiin, Microsoftin kvanttipilvilaskennan kumppanin) yhdistämisestä.

Syyskuussa 2023 lanseeratun Quantum Monte Carlo Integration (QMCI) -moottorinsa avulla Quantinuum näyttää toistaiseksi keskittyvän segmentteihin, joita muut kvanttilaskentajärjestelmät ovat vähemmän tutkineet, erityisesti taloudelliset ja toimitusketjuun liittyvät analyysit.

QMCI koskee ongelmia, joihin ei ole analyyttistä ratkaisua, kuten rahoitusjohdannaisten hinnoittelua tai korkean energian hiukkasfysiikan kokeiden tulosten simulointia, ja se lupaa laskennallisia edistysaskeleita liike-elämän, energian, toimitusketjun logistiikan ja muiden sektoreiden välillä.

Kuten Microsoft, kvanttilaskenta ei ole Honeywellin liiketoiminnan keskeinen osa, joka keskittyy enemmän ilmailu- ja avaruusteollisuuden, automaation sekä erikoiskemikaalien ja -materiaalien tuotteisiin.

Ottaen kuitenkin huomioon, että jokainen näistä liiketoimintasegmenteistä voisi hyötyä kvanttilaskennasta, ei ole vaikea nähdä Honeywellin liiketoimintaa osallistua.

Tämä tekee Honeywellistä sekä kvanttilaskentapalvelujen tarjoajan että yhden niistä yrityksistä, jotka voisivat hyötyä kvanttitietokoneiden soveltamisesta tosielämän liiketoimintatapauksiin, mitä Quantinuumin integroimisen ryhmään pitäisi edistää nopeammin kuin sen teolliset palvelut. kilpailijoita.

7. Synopsys

Kaikki fotonijärjestelmät on integroitava mahdollisimman saumattomasti piijärjestelmiin, ainakin aluksi. Synopsiat voivat auttaa tässä.

Yritys on erikoistunut piisuunnitteluun ja -verifiointiin, eli sen ohjelmistoja käytetään uusien sirujen suunnitteluun, mm erittäin kehittyneet 5 nm:n sirut ja alle.

Yritys tarjoaa myös ohjelmistoja fotoniikkaan, joka on kuvattu "Alan ainoa saumaton suunnitteluprosessi fotonisille laitteille, järjestelmille ja integroiduille piireille”. Tämä mahdollistaa käsittelyn suunnittelu ja simulointi uusista fotoniikkalaitteista.

Lähde: tiivistelmä

Yhtiö on myös kehittänyt yhteisyrityksen Juniper Networkin kanssa luodakseen OpenLight, fotoniikkayritys, joka käyttää indiumfosfidia.

8. Juniper Network

Juniper väittää tarjoavansa ykkösratkaisun pilvinatiiviin langattomaan verkkoon ja ainoan tekoälypohjaisen WiFi-verkon. Tämä asettaa sen suoraan kilpailijaksi vanhempien ja vakiintuneempien jättiläisten, kuten Ciscon, kanssa. Juniperin teknologian, Juniper Mistin, väitetään olevan skaalautuvampaa, joustava ja paremmin poikkeamien havaitsemisessa kuin Ciscon vastaavat tarjoukset.

Yrityksen ratkaisut nojaavat vahvasti tekoälyyn, ja sen tekoälymoottoria ”Marvis” käytetään kaikilla verkon tasoilla käyttäjästä datakeskukseen.

Lähde: Kataja

Mitä tulee tietoturvaan, Juniper osoittaa myös erinomaisia ​​tuloksia palomuureissa, uhkien torjunnassa ja hyökkäyksiltä suojautuessa, ylittäen useimmat toimittajat, kuten Fortinet, Palo Alto, Zscaler jne.

Juniper tarjoaa myös Fotoniset integroidut piirit (PIC), joita käytetään tällä hetkellä enimmäkseen tiedonsiirrossa ja antureissa. Niiden odotetaan olevan olennainen osa tulevaisuuden fotoniikkapohjaisia ​​tietokoneita.

Lähde: tiivistelmä

9. Rigetti Computing, Inc.

Riggeti on kvanttilaskentayritys, "kriittisen IP-osoitteen omistaminen läpimurtoiselle monisiruprosessorillemme ja hybridi-kvanttiklassiselle lähestymistavalle, josta on tullut hallitseva kvanttilaskenta-arkkitehtuuri. ".

Yhtiö integroi kaikki kvanttilaskentaan tarvittavat vaiheet sirusuunnittelusta ja valmistuksesta laskentatehon pilvitoimitukseen.

Lähde: Rigetti

Yritys ei ole keskittynyt niinkään lisäämään mahdollisimman monta kubittia (kuten Intelin kaltaiset jättiläiset tekevät), vaan parantamaan olemassa olevaa tuotettaan ja saavuttamaan erittäin korkean tarkkuuden ja nopeuden, mikä tekee siitä luotettavamman kaupallisen tuotteen.

Sen uusin iteraatio, 84 kubitin Ankaa-3, odotetaan ilmestyvän vuoden 2024 toisella puoliskolla. Ankaa-konseptin pohjalta yhtiö tähtää 336+ qubit järjestelmään pitkällä aikavälillä.

Lähde: Rigetti

Joulukuussa 2023 Rigetti aloitti sen myynnin 9 qubit järjestelmä Novera, "minikvanttitietokone", joka myydään "vain" 900,000 4 dollarilla ja toimitusaika 6-XNUMX viikkoa.

Ensimmäiset asiakkaat olivat Fermilabin SQMS Center, Air Force Research Lab ja Horizon Quantum Computing.

Yhtiö ilmoitti keväällä 2024 tekevänsä liittyä Russel 3000 -indeksiin.

10. IPG-fotoniikka

IPG on laservalmistaja, joka valmistaa käytännössä kaikentyyppisiä lasereita, mukaan lukien kuitu-, diodi-, UV- ja syvä-UV-laserit. Se työllistää 6,200 42,000 työntekijää ja toimittaa yli XNUMX XNUMX laserlaitetta vuodessa.

Sen erikoisuus on kuitulaserit, joilla on korkea tarkkuustaso ja kyky tuottaa laserpulsseja niinkin lyhyinä kuin femtosekunnissa (sekunnin kvadriljoonasosa).

IPG-lasereita käytetään tällä hetkellä:

• Kehittyneet tieteelliset sovellukset (spektroskopia, mikroskopia, interferometria, optinen pyydystys jne.)
• Sähköautojen akkujen ja sähkömoottoreiden valmistus.
• Materiaalinkäsittely, erityisesti metallin leikkaus, kaiverrus, puhdistus ja laser 3D-tulostus.
• Laser mikroprosessointi, jossa lasereita käytetään erittäin pienten rakenteiden luomiseen.

Vaikka fotoniikkasirujen kehitystä tarvitaan täysin fotoniikkaan perustuvien tietokoneiden luomiseen, tiedämme jo, että se integroi paljon erityistä ja jo yleistä komponenttia: lasereita.

Fotonisen laskennan valon on perustuttava laserin lähettämään erittäin vakaaseen valoon. Joten laserteollisuuden johtajat, kuten IPG, hyötyisivät puolijohdeteollisuuden kasvavasta laserkysynnästä, joka siirtyy asteittain fotoniikkaan.

Ja tuossa syntyvässä segmentissä ultralyhyet laserimpulssit voidaan muuntaa erittäin nopeaksi laskentatehoksi.