Áp dụng kiến trúc của nhà chọc trời vào chế tạo chip, tăng tốc độ xử lý lên 1000 lần

Những toà nhà chọc trời là sự tiên phong của thế giới mới. Nó khiến cách thức hoạt động của cả thành phố phải thay đổi, mang lại hệ thống xã hội và đô thị hoàn toàn mới. Cái lí do mà con người thay đổi thành phố cũng giống như lí do họ thay đổi thiết kế của chip xử lí máy tính mới đây.

Hãy tưởng tượng một toà nhà chọc trời, mỗi tầng có thể chứa căn hộ chung cư, văn phòng hay là cửa hàng tạp hoá, và những thứ đó sẽ trải đều khắp tất cả các tầng ở trong toà nhà, và nhiều toà nhà như vậy sẽ ghép lại thành một mạng lưới thành phố rộng lớn.

Như vậy nhà chọc trời sẽ có hiệu quả hơn trong việc tối ưu hoá công năng của chỗ trống. Chúng ta không cần phương tiện để di chuyển giữa nhà và văn phòng, sẽ không có kẹt xe giờ cao điểm. Tất cả việc di chuyển nói chung đều sẽ ngắn hơn rất nhiều, thậm chí việc di chuyển qua lại giữa các toà nhà gần nhau cũng có thể thực hiện mà không cần đến xe cộ. Nhà sử học Rosemarie Haag Bletter nói rằng: "Nhà cao tầng ảnh hưởng đến quy mô và mật độ của các thành phố mạnh mẽ hơn cả đường sắt hay trường học." Nói cách khác, nó thay đổi thế giới này mãi mãi bằng cách tạo ra một "chiều" mới cho thành phố hiện tại.

Hãy nhìn vào bên trong một bộ máy tính, những con chip trải dài theo chiều ngang như những căn nhà ở vùng ngoại ô, với những dây cáp dữ liệu nối với nhau để truyền tải thông tin như xe cộ trên đường. Tuy nhiên, đó không phải là cách tối ưu cho việc truyền tải dữ liệu bên trong máy tính, theo như đầu báo Stanford News giải thích.

Bố cục các chip xử lí trong máy tính theo kiểu nhà ở ngoại ô thì các dữ liệu sẽ di chuyển quãng đường dài hơn, chưa kể việc sẽ bị "kẹt dữ liệu" (kẹt xe) vào lúc chip xử lí cần hoạt động nhiều (giờ cao điểm), điều này sẽ gây mất thời gian và lãng phí năng lượng. Hơn nữa, việc tạo ra toà nhà chọc trời từ các chip xử lí khác nhau chưa phải là giải pháp tốt vì chồng các chip lại bằng nhiệt độ cao sẽ làm tổn hại đến các chip ở tầng dưới.

Mới đây, một dự án mới của trường đại học Stanford có tên N3XT sẽ được giới thiệu trong tập san đặc biệt của Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử tháng này. Dự án được dẫn dắt bởi Subhasish Mitra và H.-S. Philip Wong, N3XT sẽ xếp chồng bộ nhớ dữ liệu theo phương thẳng đứng - giống như các tầng của toà cao ốc, và liên kết chúng tạo mới nhau bằng "hàng triệu thang máy điện tử có khả năng di chuyển nhiều dữ liệu trong quãng đường ngắn hơn so với dùng cáp dữ liệu truyền thống."

Thiết kế này được cho là có tốc độ nhanh hơn 1000 lần so với bộ nhớ truyền thống. Nhưng sẽ có rất nhiều thành phần cần thiết để đạt được điều này. Khởi đầu họ sẽ tìm cách làm để chế tạo bóng bán dẫn làm bằng ống các-bon nano có thể nén lại trên tấm silicon mỏng (wafer). Cách chế tạo này sẽ được kết hợp cùng với công nghệ bộ nhớ mới, có tên là bộ nhớ điện trở truy cập ngẫu nhiên (RRAM - resistive random access memory) sẽ khiến hệ thống N3XT có khả năng di chuyển nhiều dữ liệu hơn nhưng sử dụng rất ít năng lượng và hoàn toàn không có hiện tượng "kẹt xe" vì dây nhợ cùng nhiệt độ cao. Giống như hệ thống điều hoà nhiệt độ ở các toà nhà cao tầng, chip xử lí N3XT được thiết kế với những tầng tản nhiệt đan xen.

Nó là một sự đổi mới hoàn toàn cho chip nhớ trên máy tính. Điều thú vị là tư duy của việc này khá giống với tư duy của các kiến trúc sư từ hơn một thế kỉ trước.

Những toà nhà chọc trời tí hon nay sẽ phụ thuộc vào việc tìm kiếm vật liệu chế tạo như thép hoặc thuỷ tinh để làm nền móng cho các tầng bên trên. Tương tự, N3XT đã sử dụng vật liệu mới là ống các-bon nano để chồng các lớp lên nhau mà không ảnh hưởng đến tầng dưới. Những con chip này sẽ được hy vọng là thứ thay đổi hoàn toàn hệ thống máy tính mà chúng ta đang sử dụng hằng ngày.

Tham khảo Gizmodo