Nangungunang 10 Non-Silicon na Kumpanya sa Pagkokompyut

Mula sa Silicon Patungo sa mga Bagong Porma ng Kompyutasyon

Ang industriya ng kompyutasyon ay isinilang nang magsimulang magsagawa ng kalkulasyon ang mga mekanikal na aparato na dati ay nakalaan lamang sa utak ng tao. Ngunit sa pamamagitan ng mga vacuum tube at, kalaunan, mga transistor, nagsimula talagang mabuo ang mga tunay na kompyuter.

Ang susunod na rebolusyon ay ang mga silicon na chip ng kompyuter, na may patuloy na pagtaas ng densidad ng transistor para sa patuloy na pagtaas ng kapangyarihan ng kalkulasyon.

Pinagmulan: Mobile First

Sa kasalukuyan, ang industriya ng semiconductor ay nagsusubok ng patuloy na mas makapangyarihang mga sistema upang lumikha ng mga chip sa saklaw na 5nm at kahit 2nm. Ito ay nagdadala sa atin nang mas malapit sa isang problema, dahil sa isang punto, ang paggamit ng mas maliit at mas maliit na silicon na mga transistor ay hindi na magiging posible.

Ang isang solong atom ng silicon ay isang teorikal na limitasyon, ngunit malamang na ang mga praktikal na problema sa inhinyeriya ay magdulot nito bago pa man maabot ang threshold na iyon.

Kaya, titigil ba ang pag-unlad ng kapangyarihan ng kompyutasyon mula dito? Marahil hindi.

Gayunpaman, ang solusyon ay ang magsagawa ng kalkulasyon gamit ang ganap na mga bagong prinsipyo. Maraming potensyal na paraan upang magsagawa ng kompyutasyon nang hindi umaasa sa silicon na mga transistor. Tingnan natin ang mga pinaka-promising na ideya nang hindi pumapasok sa mga teknikal na detalye.

Non-Silicon na Semiconductor

Ang semiconductor ay isang materyal na may kakayahang magpalit sa pagitan ng pagiging konduktibo (nagpapadala ng kuryente, lumilikha ng data na “1” sa binary) o isang insulante (hinarangan ang kuryente, lumilikha ng data na “0” sa binary).

Ang silicon ang naging pangunahing materyal sa paggawa ng mga semiconductor chip, ngunit maraming alternatibo na ngayon ay sinusuri. Anumang materyal na nagpapakita ng katangiang tinatawag na band gap ay maaaring maging magandang kandidato.

Pinagmulan: Energy Education

Vanadium Dioxide

Sa mahabang panahon, ang vanadium dioxide ay itinuturing na magandang opsyon upang palitan ang silicon. Ito ay dahil sumasailalim ito sa isang phenomenon na kilala bilang “metal-insulator transition,” na tumatagal lamang ng isang trilyon na bahagi ng isang segundo.

Ang bilis ng metal-insulator transition ay dapat magbigay-daan sa mas mabilis at mas maliliit na elektronik kumpara sa tradisyunal na silicon-based na elektronik.

Kamakailang pananaliksik ay nagawang pag-aralan ang vanadium dioxide na inilagay sa substrate ng titanium dioxide.

Natuklasan din nila na ang titanium dioxide ay maaaring maging semiconductor din. Ang pagtuklas na ito ay maaaring magbigay-daan sa paglikha ng mga neuromorphic chip na maaaring matuto sa antas ng hardware, kumukuha ng inspirasyon mula sa mga utak ng mga buhay na sistema na may mga neuron.

Salamat sa napakabilis nitong Insulator-To-Metal transition, ang vanadium dioxide na may aktibong substrate ng titanium dioxide ay maaaring magamit upang lumikha ng mga Mott na katulad ng neuron na spiking oscillators na kayang tularan sa antas ng hardware ang mga biological na neuron.

Graphene

Isa pang magandang kandidato ay ang graphene, isang 2D na materyal na may napakataas na elektrikal na konduktibidad. Ito ay potensyal na superconductor at isang “wonder material” na ang mga katangian ay patuloy na natutuklasan sa real-time.

Maaari mong basahin ang higit pa tungkol sa unang matagumpay na pagsisikap na gawing semiconductor ang graphene sa aming artikulo “Mga Semiconductor ng Graphene – Narito Na Ba Ang mga Ito?”

Organikong Materyales

Ayon sa isang kamakailang pagtuklas, ang organikong materyal ay maaaring pilitin na bumuo ng 2D na estruktura na katulad ng graphene. Maaari itong gawing kasing-ultra-conductive ng graphene, habang natural na nagpapakita ng mga katangian ng semiconductor, kabaligtaran ng graphene na kailangang “pilitin” upang gawin ito.

Maaari mong matuto pa tungkol sa opsyong ito sa “Maaari Bang Pagsamahin ng Organikong Semiconductor ang Mga Benepisyo ng Graphene at Silicon?”

Pag-optimize ng Paggamit ng Kuryente ng mga Semiconductor

Isang isyu sa paggamit ng mas mabilis at mas maliliit na transistor ay ang tumataas na konsumo ng kuryente.

Ang isang alternatibo ay ang paggamit ng teknik na tinatawag na “redox gating.” Ito ay mas nakasalalay sa isang kemikal na reaksyon (redox) at maaaring lubos na magpababa ng pangangailangan sa kuryente.

Kung ang presyo ng kompyutasyon ay magsisimulang tumaas dahil sa gastos sa kuryente kaysa sa mismong mga chip, ito ay isang solusyon na maaaring makita nating ipatupad din. Inilathala namin ang pinakabagong balita sa paksa sa “Maaaring Magdala ang Redox Gating sa Bagong Antas ng Kahusayan sa Maliit na Elektroniks”.

Photonics

Ang mga alternatibong materyal ng semiconductor ay sinusubukang palitan ang silicon. Ngunit paano kung ang kompyutasyon ay ginagawa nang ganap na walang paggamit ng mga electron, transistor, at semiconductor?

Ito ang ideya ng photonics, na naglalayong magsagawa ng kompyutasyon nang direkta gamit ang liwanag.

Ang liwanag ay ang pinakamabilis na bagay sa uniberso, kaya maaari itong maging libu-libong beses na mas mabilis kaysa sa silicon at kompyutasyong batay sa semiconductor.

Sa praktika, maaaring kasali pa rin ang silicon sa photonics pero maaari ring umaasa sa mga kristal.

Dahil sa wave-like na katangian ng liwanag, ang disenyo ng photonics ay nakasalalay sa mga kurba at natatanging (at medyo hindi pa ganap na teknolohikal na mature) na prinsipyo ng disenyo na naiiba sa mga ginagamit para sa mga semiconductor.

Pinagmulan: Synopsis

Quantum Computing

Ang kompyutasyon ay maaari ring isagawa sa pamamagitan ng pagsukat hindi ng kuryente kundi ng quantum state ng mga particle.

Sa halip na lumikha ng 0 at 1 (walang kuryente o may kuryente), ito ay gumagamit ng “quantum bits,” na tinatawag na qubits, kung saan ang data ng particle ay maaaring 0 AT 1 sabay-sabay, o 1, o 0.

Dahil sa pangunahing pagkakaiba sa kalkulasyon, ang quantum computing ay hindi kapalit ng “normal” na kompyutasyon kundi isang karagdagan.

Ang karaniwang kompyutasyon ay gumagana nang linear at nahihirapan sa napaka-komplikadong kalkulasyon, tulad ng climate modeling, cryptography, o ang 3D na konfigurasyon ng kumplikadong molekula tulad ng mga protina. At ito ay eksaktong uri ng kalkulasyon na inaasahang magiging mahusay ang quantum computing.

Kaya, kahit na maaaring hindi mapalitan ang silicon, ang mga quantum computer ay maaaring magsagawa ng mas magagandang gawain na dati ay halos imposibleng gawin ng mga silicon chip.

Maaari mong basahin ang higit pa tungkol sa pinakabagong balita sa quantum computing sa aming artikulo “Ang Kasalukuyang Kalagayan ng Quantum Computing”.

Biolohikal na Organoids

Ang ating mga utak ay pangunahing mga supercomputer, lalo na pagdating sa mga proseso tulad ng pattern recognition, wika, atbp. At napakaepektibo nito, na kumukonsumo lamang ng ilang dosenang watt.

Isang Swiss startup, ang FinalSpark ay nakabuo na ng 0.5mm na malaking sphere (organoids) na gawa sa 10,000 human neurons. At ginagamit ito upang magsagawa ng kompyutasyon. Ang serbisyo ay magiging accessible din sa pamamagitan ng cloud.

Ito ay isang napakabagong larangan, at hindi pa malinaw kung gaano ito aabutin. Ngunit sino ang nakakaalam, maaaring balang araw ang ating mga self-driving na aparato ay tatakbo gamit ang mga neuron sa halip na mga chip.

Nangungunang 10 Non-Silicon na Stock

1. International Business Machines Corporation

Ang International Business Machines Corporation (IBM) ay nanguna sa komersyalisasyon ng unang mainframe computer. Gayunpaman, ito ay naligaw sa dami ng produksyon kumpara sa ibang mga higanteng teknolohiya tulad ng Apple, TSMC, at NVIDIA.

Gayunpaman, ito ay nasa unahan ng pag-develop ng mga quantum computer. Halimbawa, ito ay nag-develop ng 127-qubit na “Eagle” quantum computer, na sinundan ng 433-qubit na sistema na kilala bilang “Osprey.”

At ito ay sinundan na ngayon ng “Condor”, isang 1,121 superconducting qubit quantum processor batay sa cross-resonance gate technology, kasama ang “Heron”, isang quantum processor na nasa pinakapatimog ng larangan.

Ang IBM ay kasangkot sa karamihan ng iba pang mga makabagong inobasyon sa kompyutasyon at industriya ng semiconductor. Kabilang dito ang conducting organic materials, neuromorphic computing, photonics, atbp.

Sa ilang antas, ang IBM ay naging isang “patent company” na may kadalubhasaan sa pag-develop ng mga bagong pamamaraan ng kompyutasyon at paglisensya nito sa industriya.

Sa ngayon, tila napaka-determinado itong maghawak ng maraming mahahalagang patente sa lahat ng non-silicon na pamamaraan ng kompyutasyon na maaari nitong makuha, na ginagaya ang dating tagumpay nito nang malaki ang ambag sa pag-develop ng industriya ng semiconductor.

2. Microsoft Corporation

Bilang nangungunang tagapagbigay ng “normal” na cloud services, ang Microsoft ay isang pioneer sa pag-aalok ng quantum computing cloud services sa pamamagitan ng Azure Quantum.

Ganap na posibleng ang karamihan ng quantum computing sa hinaharap ay gagawin “remotely”, na umaasa sa mga cloud service tulad ng sa Microsoft, sa halip na direktang pag-access sa isang quantum computer.

Ito ay lalo pang malamang dahil ang karamihan ng mga aplikasyon ng quantum computing ay iimbestigahan ng mga biochemist, eksperto sa material science, climate scientist, at iba pang espesyalista na walang partikular na background sa quantum computing.

Kaya ang pag-asa sa mga dedikadong propesyonal na nagtatrabaho sa mga kumpanya tulad ng IBM, Microsoft, o Google upang pangasiwaan ang bahagi ng kompyutasyon ay mas makatuwiran kaysa mag-hire o mag-train ng mga taong walang karanasan sa larangan.

Nag-aalok ang serbisyo ng Microsoft ng “hybrid computing”, na pinaghalo ang quantum computing sa tradisyunal na cloud-based na supercomputer service.

Pinagmulan: Microsoft

Sa halip na vertical integration, ang lapit ng Microsoft sa quantum computing ay ang magtatag ng mga pakikipagtulungan sa mga nangungunang kumpanya sa larangan na sumasaklaw halos sa lahat ng teknolohiyang posible para makamit ang quantum computing, tulad ng IonQ (IONQ), Pasqal, Quantinuum, QCI (QUBT), at Rigetti (RGTI).

Pinagmulan: Microsoft

Nag-establisa rin ang Microsoft noong katapusan ng 2023 ng isang kolaborasyon sa Photonic, isang kumpanya na nagtatrabaho sa pagsasama ng quantum computing at photonics.

Ang Microsoft ay nagtrabaho rin sa analog photonic chips para sa industriya ng pananalapi.

Ang quantum computing ay hindi sentro sa negosyo ng Microsoft, kahit na sa ngayon. Gayunpaman, ito ay isang pangunahing aktor sa sektor at maaaring maging isang “mas ligtas” na pagpili ng stock kumpara sa direktang pagkuha ng mga shares ng mga quantum computing partner nito na publicly traded, tulad ng QCI o Rigetti.

3. Alphabet Inc.

Ang Google ay napaka-aktibo sa quantum computing, karamihan sa pamamagitan ng Google Quantum AI lab at Quantum AI campus sa Santa Barbara.

Nagawa ng quantum computer ng Google ang kasaysayan noong 2019 nang ipahayag ng Google na naabot nila ang “quantum supremacy” gamit ang kanilang Sycamore machine, na nagsagawa ng kalkulasyon sa loob ng 200 segundo na aabutin ng tradisyunal na supercomputer ng 10,000 taon.

Ngunit marahil ang pinakamalaking kontribusyon ng Google ay sa software, isang aktibidad kung saan mas magaling ito kumpara sa hardware (search, G Suite, Android, atbp.). Ang Quantum AI ng Google ay nag-aalok na ng isang suite ng software na dinisenyo upang tulungan ang mga siyentipiko sa pag-develop ng quantum algorithms.

Ang Google ay isa ring aktibong tagasuporta ng mga photonics na kumpanya tulad ng Lightmatter.

Malamang na ang Google ay isa sa mga kumpanyang magtatakda ng mga pamantayan ng quantum computing software at programming, na nagbibigay ng pribilehiyong posisyon kung saan mag-evolve ang larangan sa hinaharap. Ang makapangyarihang network nito at aktibidad sa VC ay malamang ding magbigay ng puwang sa anumang iba pang anyo ng kompyutasyon na hindi nakabatay sa silicon.

4. Intel

Ang Intel ay isang pangunahing tagagawa ng chip at tila layuning gamitin ang lakas na ito sa larangan ng quantum computing.

Kamakailan nitong inilabas ang “Tunnel Falls”, ang “pinaka-advanced na silicon spin qubit chip”. Ang kahanga-hanga dito ay hindi ito prototype kundi isang chip na ginawa sa scale, na may 95% na yield rate sa buong wafer at pare-parehong boltahe. Binubuksan nito ang daan para sa mass production ng mga quantum computing chip, na ngayon ay mahirap pa sa isang umuusbong at mabilis na nagbabagong industriya.

Pinagmulan: Intel

Tapat sa ugat nito, ang Intel ay nagde-develop din ng software upang magamit ang mga chip nito, sa pamamagitan ng paglabas ng Intel Quantum SDK. Nagbibigay ito ng gabay para sa mga programmer na mag-develop ng software para sa quantum computing na compatible sa disenyo ng Intel quantum chip, na historically ay isang napakalakas at kumikitang business moat para sa tradisyunal na chip business ng Intel.

Pinagmulan: Intel

Ang pagdating ng scalable quantum chip manufacturing ay maaaring maging kasing-rebolusyonaryo para sa industriya tulad ng anumang iba pang teknikal na siyentipikong breakthrough, na magpapababa ng gastos, at magtatakda ng karaniwang pamantayan sa programming at arkitektura ng chip.

Sa katapusan ng 2023, nagpasya ang Intel na i-divest ang photonics business nito sa Jabil (JBL).

Sa pangkalahatan, ang Intel ay sumusulong sa quantum computing at tila may malinaw na estratehiya na ituon ito kaysa sa photonics at iba pang alternatibo.

5. Nvidia

Ang nangungunang tagagawa ng graphic cards at, kamakailan, ng cryptocurrency mining rigs at AI chips ay tunay nang umusbong mula sa tagagawa ng PC parts patungo sa isa sa mga global tech giants.

Ang Nvidia ay aktibo rin sa quantum computing space, gamit ang NVIDIA DGX Quantum na pinagsasama ang normal na chip at quantum computing gamit ang bagong open-sourced na CUDA quantum software platform.

Pinagmulan: Nvidia

Upang palakasin ang pamumuno nito sa AI, inilabas din ng Nvidia ang QuantumX-800 para sa AI-optimized networking sa mga data center.

Pagdating sa photonics, nakipag-partner ang Nvidia sa TSMC at Broadcom. Layunin nitong lumikha ng isang solong module sa pamamagitan ng co-packaged optics (CPO) na nag-iintegrate ng klasikong silicon chip at photonics.

Sa pangkalahatan, ang tagumpay ng Nvidia ay mahigpit na konektado sa kasalukuyang AI boom, at ang quantum computing at photonics ay pangalawa. Gayunpaman, makikinabang ito sa paglago ng mga sektor na ito at tila nananatiling nakikipaglaban upang manatili sa karera.

6. Quantinuum / Honeywell

Ang Quantinuum ay resulta ng pagsasanib ng Honeywell Quantum Solutions at Cambridge Quantum (at, tulad ng nabanggit, isang partner ng Microsoft quantum cloud computing).

Sa ngayon, tila nakatuon ang Quantinuum sa mga segment na hindi gaanong nasusuri ng ibang quantum computing system, partikular na sa mga pagsusuri sa pananalapi at supply chain, sa pamamagitan ng Quantum Monte Carlo Integration (QMCI) engine nito, na inilunsad noong Setyembre 2023.

Ang QMCI ay naaangkop sa mga problema na walang analytic solution, tulad ng pagpepresyo ng financial derivatives o pagsasagawa ng simulation ng mga resulta ng high-energy particle physics experiments, at nangangako ng mga pag-unlad sa kompyutasyon sa mga negosyo, enerhiya, logistics ng supply chain, at iba pang sektor.

Katulad ng Microsoft, ang quantum computing ay hindi sentro sa negosyo ng Honeywell, na mas nakatuon sa mga produkto sa aerospace, automation, at specialty chemicals at materials.

Gayunpaman, kung isasaalang-alang na bawat isa sa mga segment na ito ay maaaring makinabang mula sa quantum computing, hindi mahirap makita ang business case para sa Honeywell na makilahok.

Kaya’t ginagawa nito ang Honeywell bilang parehong provider ng quantum computing services at isa sa mga kumpanyang maaaring makinabang mula sa aplikasyon ng quantum computers sa mga totoong kaso ng negosyo, isang bagay na dapat matulungan ng integrasyon ng Quantinuum sa grupo na mas mabilis kaysa sa mga industriyal na kakumpitensya nito.

7. Synopsys

Ang anumang photonic system ay kailangang i-integrate nang pinakamadaling paraan posible sa mga silicon system, kahit na sa simula. Maaaring tumulong ang Synopsys dito.

Ang kumpanya ay espesyalista sa silicon design at verification, ibig sabihin ang software nito ay ginagamit sa pagdidisenyo ng mga bagong chip, kabilang ang ultra-advanced na 5nm chip at mas mababa pa.

Nag-aalok din ang kumpanya ng software para sa photonics na inilarawan bilang “Ang tanging seamless design flow ng industriya para sa photonic devices, systems, at integrated circuits”. Pinapayagan nito ang paghawak ng disenyo at simulation ng mga bagong photonics device.

Pinagmulan: Synopsis

Nakapag-develop din ang kumpanya ng joint venture kasama ang Juniper Network upang lumikha ng OpenLight, isang photonics company na gumagamit ng indium phosphide.

8. Juniper Network

Ipinapahayag ng Juniper na nag-aalok ito ng #1 cloud-native wireless solution at tanging AI-driven WiFi network. Ito ay direktang nakikipagkumpetensya sa mga mas matanda at mas kilalang higante tulad ng Cisco. Ang teknolohiya ng Juniper, Juniper Mist, ay sinasabing mas scalable, flexible, at mas mahusay sa anomaly detection kaysa sa katumbas na alok ng Cisco.

Ang mga solusyon ng kumpanya ay lubos na umaasa sa AI, gamit ang AI engine nitong “Marvis” na ginagamit sa lahat ng antas ng network, mula sa user hanggang sa data center.

Pinagmulan: Juniper

Sa usapin ng seguridad, ipinapakita rin ng Juniper ang kahanga-hangang resulta sa firewalls, threat defense, at depensa laban sa exploits, na nalalampasan ang karamihan ng mga vendor tulad ng Fortinet, Palo Alto, Zscaler, atbp.

Nag-aalok din ang Juniper ng Photonic Integrated Circuits (PICs), na kasalukuyang karamihan ay ginagamit para sa data transmission at sensors. Inaasahan na magiging mahalagang bahagi ito ng mga hinaharap na photonics-based na computer.

Pinagmulan: Synopsis

9. Rigetti Computing, Inc.

Ang Rigetti ay isang quantum computing company, “na nagmamay-ari ng kritikal na IP para sa aming breakthrough multi-chip processor at ang hybrid quantum-classical approach na naging pangunahing quantum computing architecture”.

Ang kumpanya ay nag-iintegrate ng lahat ng hakbang na kinakailangan para sa quantum computing, mula sa disenyo at paggawa ng chip hanggang sa cloud delivery ng kapangyarihan ng kompyutasyon.

Pinagmulan: Rigetti

Ang kumpanya ay hindi gaanong nakatuon sa pagdagdag ng maraming qubits hangga’t maaari (tulad ng ginagawa ng mga higante tulad ng Intel) kundi sa pagpapahusay ng kanilang kasalukuyang produkto at pag-abot ng napakataas na antas ng fidelity at bilis, na ginagawa itong mas maaasahang commercial product.

Ang pinakabagong iterasyon nito, ang 84-qubit Ankaa-3, ay inaasahang ilalabas sa ikalawang kalahati ng 2024. Batay sa konsepto ng Ankaa, layunin ng kumpanya na magkaroon ng 336+ qubit system sa pangmatagalan.

Pinagmulan: Rigetti

Noong Disyembre 2023, sinimulan ng Rigetti ang pagbebenta ng 9-qubit system na Novera, isang “mini quantum computer” na ibinibenta sa “lamang” $900,000 at may 4-6 linggo na delivery.

Kabilang sa mga unang kliyente ang Fermilab’s SQMS Center, ang Air Force Research Lab, at Horizon Quantum Computing.

Inanunsyo ng kumpanya noong tagsibol 2024 na ito ay sasali sa Russell 3000 Index.

10. IPG Photonics

Ang IPG ay isang tagagawa ng laser na gumagawa ng halos lahat ng uri ng laser, kabilang ang fiber, diode, UV, at deep UV lasers. Sa 6,200 empleyado, ito ay nagpapadala ng higit sa 42,000 laser device bawat taon.

Ang espesyalidad nito ay sa fiber lasers, na may mataas na antas ng precision at kakayahang maglabas ng laser pulses na kasing-liit ng isang femtosecond (isang quadrillionth ng isang segundo).

Ang mga IPG laser ay kasalukuyang ginagamit para sa:

• Mga advanced na scientific application (spectroscopy, microscopy, interferometry, optical trapping, atbp.)
• Paggawa ng baterya at electric motor ng mga EV.
• Pagproseso ng materyales, lalo na ang pagputol ng metal, carving, paglilinis, at laser 3D printing.
• Laser microprocessing, kung saan ginagamit ang mga laser upang lumikha ng ultra-maliit na mga estruktura.

Habang kinakailangan ang mga pag-unlad sa photonics chip upang lumikha ng ganap na photonics-based na mga computer, alam na natin na ito ay mag-iintegrate ng maraming partikular at karaniwang komponent: mga laser.

Ang ilaw para sa photonic computing ay kailangang batay sa napaka-stable na ilaw na inilalabas ng laser. Kaya ang mga nangungunang kumpanya sa industriya ng laser, tulad ng IPG, ay makikinabang mula sa pagtaas ng demand ng laser mula sa industriya ng semiconductor na unti-unting lumilipat sa photonics.

At sa nasabing umuusbong na segment, ang ultra-short na laser impulse ay maaaring gawing ultra-fast na kapangyarihan ng kompyutasyon.