10 Perusahaan Komputasi Non-Silikon Teratas

Dari Silikon Hingga Bentuk Komputasi Baru

Industri komputasi lahir ketika perangkat mekanis mulai melakukan kalkulus yang sampai saat itu hanya diperuntukkan bagi otak manusia. Namun dengan tabung vakum dan, kemudian, transistorlah komputer yang sebenarnya mulai diciptakan.

Revolusi berikutnya adalah chip komputer silikon, dengan kepadatan transistor yang terus meningkat untuk daya komputasi yang terus meningkat.

Sumber: Mobile First

Saat ini, industri semikonduktor sedang bereksperimen dengan sistem yang semakin kuat untuk membuat chip dalam kisaran 5nm dan bahkan 2nm. Hal ini membawa kita semakin dekat pada suatu masalah, karena pada satu titik, penggunaan transistor silikon yang semakin kecil tidak akan mungkin dilakukan lagi.

Satu atom silikon merupakan batas teoritis, namun masalah teknik praktis mungkin akan mewujudkannya sebelum batas tersebut.

Jadi, apakah daya komputasi akan berhenti berkembang dari sini? Mungkin tidak.

Namun, solusinya adalah melakukan komputasi menggunakan prinsip-prinsip yang sepenuhnya baru. Sebenarnya ada banyak cara potensial untuk melakukan komputasi tanpa bergantung pada transistor silikon. Kita dapat melihat ide-ide yang paling menjanjikan tanpa membahas detail teknisnya.

Semikonduktor Non-Silikon

Semikonduktor adalah bahan dengan kemampuan untuk beralih antara bersifat konduktif (mentransmisikan arus listrik, menghasilkan data “1” dalam biner) atau isolan (memblokir arus listrik, menghasilkan data “0” dalam biner).

Silikon telah menjadi bahan pilihan untuk membuat chip semikonduktor, namun banyak alternatif yang kini sedang dijajaki. Materi apa pun yang menampilkan properti yang disebut celah pita bisa menjadi kandidat yang baik.

Sumber: Pendidikan Energi

Vanadium Dioksida

Untuk waktu yang lama, vanadium dioksida dipandang sebagai pilihan yang baik untuk menggantikan silikon. Hal ini karena ia mengalami fenomena yang dikenal sebagai “mengalami transisi isolator logam”, yang hanya membutuhkan waktu a triliun sedetik.

Kecepatan transisi isolator logam memungkinkan elektronik lebih cepat dan lebih kecil dibandingkan dengan elektronik berbasis silikon klasik.

Penelitian terbaru berhasil mempelajari vanadium dioksida yang disimpan pada substrat titanium dioksida.

Mereka juga menemukan bahwa titanium dioksida juga dapat menjadi semikonduktor. Penemuan ini memungkinkan terciptanya chip neuromorfik yang dapat dipelajari pada tingkat perangkat keras, mengambil inspirasi dari otak sistem kehidupan dengan neuron.

Berkat transisi Insulator-Ke-Logam yang sangat cepat, vanadium dioksida dengan substrat aktif titanium dioksida dapat digunakan untuk membuat Osilator spiking mirip neuron Mott mampu mereplikasi neuron biologis pada tingkat perangkat keras.

Graphene

Kandidat bagus lainnya adalah graphene, material 2D dengan konduktivitas listrik yang sangat tinggi. Ia bahkan merupakan superkonduktor potensial dan “bahan ajaib” yang sifat-sifatnya masih dapat ditemukan secara real-time.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang upaya pertama yang berhasil membuat graphene menjadi bahan semikonduktor di artikel kami “Semikonduktor Graphene – Apakah Akhirnya Ada?"

Bahan Organik

Menurut penemuan baru-baru ini, bahan organik dapat dipaksa membentuk struktur 2D yang mirip dengan graphene. Hal ini dapat menjadikannya ultra-konduktif seperti graphene, sekaligus secara alami menampilkan sifat semikonduktor, berbeda dengan graphene yang harus “dipaksa untuk melakukannya”.

Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang opsi ini di “Bisakah Semikonduktor Organik Menggabungkan Manfaat Grafena & Silikon?"

Mengoptimalkan Penggunaan Daya Semikonduktor

Masalah dengan penggunaan transistor yang lebih cepat dan lebih kecil adalah meningkatnya konsumsi daya.

Alternatifnya adalah dengan menggunakan teknik yang disebut “redox gating.” Hal ini lebih bergantung pada reaksi kimia (redoks) dan dapat mengurangi kebutuhan listrik secara drastis.

Jika harga komputasi mulai naik karena biaya listrik yang lebih besar dibandingkan chip itu sendiri, ini adalah solusi yang mungkin akan kita terapkan juga. Kami menjelajahi berita terbaru tentang topik ini di “Redox Gating Dapat Menghasilkan Tingkat Efisiensi Baru dalam Barang Elektronik Kecil".

Photonics

Bahan semikonduktor alternatif mencoba menggantikan silikon. Namun bagaimana jika komputasi dilakukan sepenuhnya tanpa menggunakan elektron, transistor, dan semikonduktor?

Ini adalah ide fotonik, yang berupaya melakukan komputasi secara langsung dengan cahaya.

Cahaya adalah benda tercepat di alam semesta, sehingga kecepatannya bisa mencapai lipat lebih cepat dibandingkan komputasi berbasis silikon dan semikonduktor.

Dalam prakteknya, fotonik mungkin masih melibatkan silikon tapi bisa juga mengandalkan kristal.

Karena sifat cahaya yang seperti gelombang, desain fotonik bergantung pada kurva dan prinsip desain yang unik (dan belum matang secara teknologi) yang berbeda dari yang digunakan untuk semikonduktor.

Sumber: ringkasan

Quantum Computing

Komputasi juga dapat dilakukan dengan mengukur bukan arus listrik tetapi keadaan kuantum partikel.

Alih-alih menghasilkan 0 dan 1 (tanpa arus atau arus), ia menggunakan “bit kuantum,” yang disebut qubit, dengan data partikel berupa 0 DAN 1 sekaligus, atau 1, atau 0.

Karena perbedaan mendasar dalam perhitungannya, komputasi kuantum bukanlah sebuah alternatif dari komputasi “normal” melainkan sebuah pelengkap.

Komputasi standar bekerja secara linier dan menangani perhitungan yang sangat kompleks, seperti pemodelan iklim, kriptografi, atau konfigurasi 3D molekul kompleks seperti protein. Dan jenis penghitungan inilah yang diharapkan unggul dalam komputasi kuantum.

Jadi, meskipun mungkin tidak menggantikan silikon, komputer kuantum dapat melakukan tugas lebih baik yang sebelumnya hampir mustahil dilakukan oleh chip silikon.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang berita terbaru dalam komputasi kuantum di artikel kami “Keadaan Komputasi Kuantum Saat Ini".

Organoid Biologis

Otak kita pada dasarnya adalah superkomputer, setidaknya dalam hal proses seperti pengenalan pola, bahasa, dll. Dan sangat efisien dalam hal itu, hanya menghabiskan beberapa lusin watt.

Sebuah startup Swiss, FinalSpark kini telah mengembangkan bola besar 0.5 mm (organoid) yang terbuat dari 10,000 neuron manusia. Dan menggunakannya untuk melakukan perhitungan. Layanan ini bahkan dapat diakses melalui cloud.

Ini adalah bidang yang sangat baru dan belum jelas sejauh mana kemajuannya. Tapi siapa tahu, mungkin suatu hari nanti perangkat self-driving kita akan berjalan menggunakan neuron, bukan chip.

10 Saham Non-Silikon Teratas

1. International Business Machines Corporation

International Business Machines Corporation (IBM) adalah kekuatan utama di balik komersialisasi komputer mainframe pertama. Namun, volume produksinya tertinggal dari raksasa teknologi lain seperti Apple, TSMC, dan NVIDIA.

Namun, ia berada di garis depan pengembangan komputer kuantum. Misalnya, mereka mengembangkan komputer kuantum “Eagle” 127-qubit, yang diikuti oleh sistem 433-qubit yang dikenal sebagai “Osprey.”

Dan ini sekarang diikuti oleh “Condor”, prosesor kuantum qubit superkonduktor 1,121 berdasarkan teknologi gerbang resonansi silang, bersama dengan “Heron”, prosesor kuantum yang paling canggih.

IBM terlibat dalam sebagian besar inovasi mutakhir lainnya dalam industri komputasi dan semikonduktor. Ini termasuk penghantar bahan organik, komputasi neuromorfik, Photonics, Dll

Sampai batas tertentu, IBM telah menjadi “perusahaan paten” dengan keahlian dalam mengembangkan metode komputasi baru dan melisensikannya kepada industri.

Sejauh ini, tampaknya mereka sangat bertekad untuk memegang sebanyak mungkin paten utama dalam semua metode komputasi non-silikon yang bisa mereka peroleh, mereplikasi kesuksesan masa lalu mereka ketika berkontribusi besar dalam mengembangkan industri semikonduktor menjadi raksasa seperti sekarang ini.

2. perusahaan Microsoft

Sudah menjadi pemimpin dalam layanan cloud “normal”, Microsoft adalah pionir dalam menawarkan layanan cloud komputasi kuantum kuantum biru.

Sangat mungkin bahwa sebagian besar komputasi kuantum di masa depan akan dilakukan "dari jarak jauh", mengandalkan layanan cloud seperti milik Microsoft, alih-alih akses langsung ke komputer kuantum.

Hal ini sangat mungkin terjadi karena sebagian besar aplikasi komputasi kuantum akan diteliti oleh ahli biokimia, pakar ilmu material, ilmuwan iklim, dan spesialis lain yang tidak memiliki latar belakang khusus dalam komputasi kuantum.

Jadi mengandalkan profesional berdedikasi yang bekerja di perusahaan seperti IBM, Microsoft, atau Google untuk menangani bagian komputasi lebih masuk akal daripada mempekerjakan atau melatih orang yang tidak terlatih di bidang tersebut.

Penawaran layanan Microsoft “komputasi hibrid”, memadukan komputasi kuantum dengan layanan superkomputer tradisional berbasis cloud.

Sumber: Microsoft

Alih-alih integrasi vertikal, pendekatan Microsoft terhadap komputasi kuantum adalah membangun kemitraan dengan para pemimpin di bidang tersebut yang mencakup hampir semua teknologi yang memungkinkan untuk mencapai komputasi kuantum, seperti ionQ (IONQ), pasqal, kuantum, QCI (QUBT), dan Rigetti (RGTI).

Sumber: Microsoft

Microsoft juga terjalin pada akhir tahun 2023 sebuah kerjasama dengan Fotonik, sebuah perusahaan yang berupaya menggabungkan komputasi kuantum dan fotonik.

Microsoft juga telah mengerjakan chip fotonik analog untuk industri keuangan.

Komputasi kuantum belum menjadi pusat bisnis Microsoft, setidaknya untuk saat ini. Namun demikian, komputasi kuantum merupakan pelaku utama di sektor ini dan mungkin menjadi pilihan saham yang "lebih aman" daripada mengakuisisi langsung saham mitra komputasi kuantumnya yang diperdagangkan secara publik, seperti QCI atau Rigetti.

3. Alphabet Inc.

Google sangat aktif dalam komputasi kuantum, sebagian besar melalui lab Google Quantum AI dan kampus Quantum AI di Santa Barbara.

Komputer kuantum Google membuat sejarah pada tahun 2019 ketika Google mengklaim telah mencapai "supremasi kuantum" dengan mesin Sycamore-nya, melakukan perhitungan dalam 200 detik yang akan memakan waktu 10,000 tahun bagi superkomputer konvensional.

Namun mungkin kontribusi terbesar Google akan berada di bidang perangkat lunak, sebuah aktivitas yang rekam jejaknya jauh lebih baik daripada perangkat keras (pencarian, GSuit, Android, dll.). AI Kuantum Google telah menyediakan serangkaian perangkat lunak yang dirancang untuk membantu para ilmuwan dalam mengembangkan algoritma kuantum.

Google juga merupakan pendukung aktif perusahaan fotonik seperti Lightmatter.

Google kemungkinan besar akan menjadi salah satu perusahaan yang menetapkan standar perangkat lunak & pemrograman komputasi kuantum, sehingga memberikan tempat istimewa untuk mengarahkan perkembangan bidang ini di masa depan. Jaringannya yang kuat dan aktivitas VC kemungkinan juga akan memberi tempat pada bentuk komputasi non-silikon lainnya.

4. Intel

Intel adalah produsen chip besar dan tampaknya menargetkan untuk memanfaatkan kekuatan ini ke dalam arena komputasi kuantum.

Baru-baru ini dirilis “Tunnel Falls”, “chip qubit spin silikon tercanggih”. Apa yang luar biasa tentang hal ini adalah bahwa ini bukanlah sebuah prototipe tetapi sebuah chip yang dibuat dalam skala besar, dengan tingkat hasil 95% di seluruh wafer dan keseragaman tegangan. Hal ini membuka jalan bagi produksi massal chip komputasi kuantum, sesuatu yang saat ini sulit dipahami dalam industri yang baru lahir dan berubah dengan cepat.

Sumber: Intel

Sesuai dengan akarnya, Intel juga mengembangkan perangkat lunak untuk memanfaatkan chipnya, dengan merilis SDK Kuantum IntelIni memberikan panduan bagi para programmer untuk mengembangkan perangkat lunak komputasi kuantum yang kompatibel dengan desain chip kuantum Intel, yang secara historis telah menjadi keunggulan bisnis yang sangat kuat dan menguntungkan bagi bisnis chip konvensional Intel.

Sumber: Intel

Hadirnya manufaktur chip kuantum yang dapat diskalakan dapat menjadi hal yang revolusioner bagi industri seperti terobosan ilmiah lainnya yang lebih teknis, menurunkan biaya, dan menetapkan standar pemrograman dan arsitektur chip yang umum.

Pada akhir tahun 2023, Intel memutuskan untuk melepaskan bisnis fotoniknya untuk Jabil (JBL).

Secara keseluruhan, Intel membuat kemajuan dalam komputasi kuantum dan tampaknya memiliki strategi yang jelas untuk fokus pada topik ini di atas fotonik dan alternatif lainnya.

5. Nvidia

Produsen kartu grafis terkemuka dan, baru-baru ini, rig penambangan mata uang kripto dan chip AI kini telah benar-benar berevolusi dari produsen suku cadang PC menjadi salah satu raksasa teknologi global.

Nvidia juga aktif di bidang komputasi kuantum, dengan teknologinya NVIDIA DGX Kuantum menggabungkan chip normal dan komputasi kuantum menggunakan platform perangkat lunak kuantum CUDA bersumber terbuka yang baru.

Sumber: Nvidia

Untuk memperkuat keunggulannya dalam AI, Nvidia juga telah merilisnya QuantumX-800 untuk jaringan yang dioptimalkan AI di pusat data.

Ketika berbicara tentang fotonik, Nvidia telah menjalin kemitraan dengan TSMC dan Broadcom. Ini akan berupaya membuat modul tunggal melalui optik kemasan bersama (CPO) yang mengintegrasikan chip silikon klasik dan fotonik.

Secara keseluruhan, kesuksesan Nvidia berkaitan erat dengan ledakan AI saat ini, dengan komputasi kuantum dan fotonik berada di posisi kedua. Namun, Nvidia juga akan diuntungkan oleh pertumbuhan sektor-sektor ini dan tampaknya akan tetap bertahan dalam persaingan.

6. Kuantinum / Honeywell

Quantinuum adalah hasil penggabungan Honeywell Quantum Solutions dan Cambridge Quantum (dan, sebagaimana disebutkan, mitra komputasi awan kuantum Microsoft).

Quantinuum tampaknya, untuk saat ini, fokus pada segmen yang kurang dieksplorasi oleh sistem komputasi kuantum lainnya, terutama analisis terkait keuangan dan rantai pasokan, melalui mesin Quantum Monte Carlo Integration (QMCI), yang diluncurkan pada September 2023.

QMCI berlaku untuk masalah yang tidak memiliki solusi analitik, seperti menentukan harga derivatif finansial atau mensimulasikan hasil eksperimen fisika partikel berenergi tinggi, dan menjanjikan kemajuan komputasi di seluruh bisnis, energi, logistik rantai pasokan, dan sektor lainnya.

Seperti Microsoft, komputasi kuantum bukanlah bagian utama bisnis Honeywell, yang lebih terpusat pada produk di bidang kedirgantaraan, otomasi, serta bahan dan kimia khusus.

Namun, mengingat setiap segmen bisnis ini dapat memperoleh manfaat dari komputasi kuantum, tidak sulit untuk melihat alasan bisnis bagi Honeywell untuk terlibat.

Hal ini menjadikan Honeywell sebagai penyedia layanan komputasi kuantum dan salah satu perusahaan yang dapat memperoleh manfaat dari penerapan komputer kuantum pada kasus bisnis di dunia nyata. Integrasi Quantinuum ke dalam grup ini akan membantu perkembangannya lebih cepat dibandingkan industrinya. pesaing.

7. Synopsys

Sistem fotonik apa pun harus diintegrasikan semulus mungkin dengan sistem silikon, setidaknya pada awalnya. Sinopsis dapat membantu dalam hal ini.

Perusahaan ini spesialis dalam desain dan verifikasi silikon, artinya perangkat lunaknya juga digunakan untuk merancang chip baru chip 5nm ultra-canggih dan di bawahnya.

Perusahaan juga menawarkan perangkat lunak untuk fotonik yang digambarkan sebagai “Satu-satunya aliran desain yang mulus di industri untuk perangkat fotonik, sistem, dan sirkuit terpadu”. Hal ini memungkinkan untuk menangani disain dan simulasi perangkat fotonik baru.

Sumber: ringkasan

Perusahaan juga telah mengembangkan usaha patungan dengan Juniper Network untuk menciptakan Cahaya Terbuka, sebuah perusahaan fotonik yang menggunakan indium fosfida.

8. Jaringan Juniper

Juniper mengklaim menawarkan solusi nirkabel cloud-native nomor 1 dan satu-satunya jaringan WiFi berbasis AI. Hal ini menempatkannya secara langsung dalam persaingan dengan raksasa yang lebih tua dan mapan seperti Cisco. Teknologi Juniper, Juniper Mist, diklaim lebih skalabel, fleksibel, dan lebih baik dalam mendeteksi anomali daripada tawaran setara dari Cisco.

Solusi perusahaan sangat bergantung pada AI, dengan mesin AI “Marvis” yang digunakan di semua tingkat jaringan, dari pengguna hingga pusat data.

Sumber: Jintan saru

Mengenai keamanan, Juniper juga menunjukkan hasil yang luar biasa pada firewall, pertahanan ancaman, dan pertahanan terhadap eksploitasi, mengungguli sebagian besar vendor seperti Fortinet, Palo Alto, Zscaler, dll.

Juniper juga menawarkan Sirkuit Terpadu Fotonik (PIC), yang saat ini banyak digunakan untuk transmisi data dan sensor. Mereka diharapkan menjadi bagian integral dari komputer berbasis fotonik di masa depan.

Sumber: ringkasan

9. Rigetti komputasi, Inc.

Riggeti adalah perusahaan komputasi kuantum, “memiliki IP penting untuk prosesor multi-chip terobosan kami dan pendekatan klasik kuantum hibrida yang telah menjadi arsitektur komputasi kuantum utama.. "

Perusahaan ini mengintegrasikan semua langkah yang diperlukan untuk komputasi kuantum, mulai dari desain dan manufaktur chip hingga pengiriman daya komputasi melalui cloud.

Sumber: Rigetti

Perusahaan ini tidak terlalu fokus pada penambahan qubit sebanyak mungkin (seperti yang dilakukan raksasa seperti Intel) namun pada penyempurnaan produk mereka yang sudah ada dan mencapai tingkat fidelitas dan kecepatan yang sangat tinggi, menjadikannya produk komersial yang lebih andal.

Iterasi terbarunya, Ankaa-84 3-qubit, diperkirakan akan terungkap pada paruh kedua tahun 2024. Berdasarkan konsep Ankaa, perusahaan menargetkan sistem 336+ qubit dalam jangka panjang.

Sumber: Rigetti

Pada bulan Desember 2023, Rigetti memulai penjualan Sistem 9-qubit Novera, sebuah “komputer kuantum mini” yang dijual “hanya” $900,000 dan pengiriman dalam waktu 4-6 minggu.

Klien pertama termasuk Pusat SQMS Fermilab, Lab Penelitian Angkatan Udara, dan Horizon Quantum Computing.

Perusahaan mengumumkan pada musim semi 2024 bahwa mereka akan melakukannya bergabunglah dengan Indeks Russel 3000.

10. Fotonik IPG

IPG adalah produsen laser yang memproduksi hampir semua jenis laser, termasuk laser serat, dioda, UV, dan UV dalam. Dengan 6,200 karyawan, perusahaan ini mengirimkan 42,000+ perangkat laser per tahun.

Keistimewaannya adalah pada laser serat, dengan tingkat presisi tinggi dan kemampuan menghasilkan pulsa laser sesingkat femtodetik (satu kuadriliun detik).

Laser IPG saat ini digunakan untuk:

• Aplikasi ilmiah tingkat lanjut (spektroskopi, mikroskop, interferometri, perangkap optik, dll.)
• Manufaktur baterai dan motor listrik EV.
• Pengolahan bahan, terutama pemotongan logam, ukiran, pembersihan, dan pencetakan laser 3D.
• Pemrosesan mikro laser, di mana laser digunakan untuk membuat struktur ultra-kecil.

Meskipun kemajuan dalam chip fotonik diperlukan untuk membuat komputer berbasis fotonik sepenuhnya, kita telah mengetahui bahwa hal ini akan mengintegrasikan banyak komponen spesifik dan sudah umum: laser.

Cahaya untuk komputasi fotonik harus didasarkan pada cahaya yang sangat stabil yang dipancarkan oleh laser. Jadi para pemimpin di industri laser, seperti IPG, akan mendapatkan keuntungan dari lonjakan permintaan laser dari industri semikonduktor yang beralih secara progresif ke fotonik.

Dan di segmen yang baru lahir tersebut, impuls laser ultra-pendek dapat diubah menjadi daya komputasi ultra-cepat.