Jak to, že za nás může počítat, myslet, nebo dokonce rozhodovat elektřina? Koho to vůbec napadlo? Kdo designuje a zároveň vyrábí moderní mikroprocesory a kdo výrobu podle vlastního návrhu čipu nechává na jiných? A jakých jiných? Co vlastně znamená, že čip spadá do 3nm kategorie, zvážíme-li, že do 1 nm se vejde zhruba deset atomů?
Vo co go?
A jak globální konsorcium může udávat směr celosvětovému vývoji této strategické součástky? To jsou témata nového videa na YouTube kanále Maxwellovi démoni. Intriky, láska, zrada, rychlá auta a vypětí vrcholového sportu v tomto videu IMHO naopak žádnou zásadní roli nehrají. Vydejte se s námi na fascinující pouť vzrušujícím světem fantastických plošných tištěných spojů a integrovaných obvodů.
Relé, zařízení navržené pro zesílení signálů na dlouhých telegrafních trasách, se setkalo s obrovskou poptávkou poté, co se ukázalo, že elektrická zapojení mohou reprezentovat informace a vykonávat s nimi logické a početní operace. Po prudkém nárůstu zájmu o relé však jejich popularita rychle upadla ve prospěch elektronek, které se ukázaly jako vhodnější pro dané aplikace.
Tyto elektronky, původně vyvinuté také pro zesilování signálů, přinesly výrobcům žně, krátce na to však ani oni neměli co žrát kvůli vynálezu polovodičových tranzistorů. Ty zaplavily svět takovou měrou, že by v dnešní době musela většina z nás vykázat velkou míru soustředěného úsilí na to, aby byla schopna vyhnout se interakci s nimi.
Jak to funguje?
Polovodičový průmysl, a především výroba těch nejpokročilejších čipů dnes tvoří zvláštní, propletený a vysoce kompetitivní ekosystém. Firmy jako Intel a Samsung si sice navrhují a vyrábí vlastní procesory, jsou tím nicméně dnes v podstatě unikátní. V kontextu produkce mikročipů borci ze staré školy sice tvrdívali, že skuteční chlapi mají fabriky, avšak dnešní moderní společnost je vysoce tolerantní k genderové identitě jedinců, kteří se sice narodili se samčími pohlavními orgány, nicméně nedisponují žádnou manufakturou pro výrobu integrovaných obvodů.
A tak velká řada firem, jako jsou Nvidia, AMD, Apple, Broadcom, Qualcomm, pouze navrhují architekturu chipu; fyzicky je nevyrábí, říká se jim proto fabless – což by se dalo do češtiny přeložit jako „bezfabričné“ firmy. Design chipů navrhují pomocí softwaru, který dokáže s architekturou pracovat na spoustě úrovní abstrakce – od napětí a proudů mezi polovodiči až po simulaci, jak na procesoru budou probíhat složité výpočty, nebo i práce AI – a vytváří tak plán konstrukce takového čipu. Tento plán předají obvykle taiwanské firmě TSMC, která jim ho fyzicky vyrobí.
A to je vše, přátelé!
Produkce čipů je dnes tak globálně provázaná a našponovaná na maximální operační efektivitu, že jeden pár měsíců trvající výkyv v objednávkách z důvodu pandemie vedl k téměř tříleté krizi, takzvané „chip shortage“. EU, USA i Čína se proto dnes snaží najít způsob, jak zajistit vyšší operační robustnost tohoto vysoce strategického průmyslového odvětví na svém území a snížit svoji závislost na zbytku světa.
[Radek Žemlička, LL]
Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]