Tredimensjonale kretser

Tredimensjonale kretser

Når det er dårlig tilgang på areal, bygges det i høyden. Det gjelder boliger, men også for integrerte kretser.

Det er IBM som nå kan fortelle at de har utviklet en produksjonsprosess som gjør at de kan stable forskjellige komponenter oppå hverandre og koble dem sammen internt.

Selv om kretsene da blir marginalt høyere, innebærer det en kraftig besparelse arealmessig. Det gjør at du vil få stadig mer ytelse og flere funksjoner på mindre plass, i et utviklingstempo som ellers ikke ville vært mulig.

Teknologien innebærer flere fordeler. Som regel er én sammensatt komponent totalt sett billigere enn å måtte kombinere flere separate enklere kretser. Det kan vi forvente at også vil gjelde «3D-kretser».

Prinsippet i forbindelsen kan sammenlignes med den som brukes i multilags kretskort.

Det er imidlertid i de korte ledningsveiene mellom de forskjellige modulene i den integrerte kretsen at gevinsten virkelig er stor. I moderne datamaskiner går prosesseringen så raskt, at lengden på lederen som skal overføre data får avgjørende betydning.

En ledningsvei på bare noen centimeter kan bety at prosesser blir forsinket i påvente av at dataene skal komme frem. Også innen radioteknologi kan lange signalveier være ødeleggende for ytelsen.

Flere bruksområder og gevinster

Det er brikker til radioteknologi som er først ute i de nye produksjonslinjene. IBM produserer nå en brikke til trådløse nettverk og mobilbruk, som skal fases inn i fullskala produksjon i 2008. Ytelsesforbedringen er her brukt til å redusere strømforbruket med opptil 40 prosent, noe som er gode nyheter for batterilevetiden i mobile applikasjoner.

Strømforbruk og strømforsyning er også nøkkelord for andre viktige egenskaper til teknologien. Når prosessorteknologien tar i bruk flere og flere kjerner, ligger det en begrensing i å få levert nok strøm av riktig kvalitet til de mange delene i prosessoren. 3D-teknologien gjør det enklere å forsyne kjernene direkte, noe som betyr raskere prosessorer som likevel bruker mindre strøm.

Det er imidlertid potensialet som ligger i å bygge prosessorer på en helt ny måte, som virkelig er spennende. Vi snakker om å stable prosessorkjerner oppå hverandre, og å stable minnekretser og prosessorkjerner lagvis. IBM eksperimenterer med prøveproduksjon av slik oppbyggingsteknologi med tanke på å bruke den i sine Blue Gene superdatamaskiner.

Slik er det bygget opp

Forbindelsen mellom lagene av komponenter kan sammenlignes med hvordan kretskort er laget. Dersom du begynte å lage dine egne kretskort med tusj og kjemikaliebad, skjønte du fort at det å ha kretsbaner på begge sider av kortet er lurt.

Det gir helt andre muligheter til å forbinde komponenter med hverandre og visse forbindelseskombinasjoner er ellers umulige å få til. Da er det enda smartere å lage multilagskort, hvor de ledende banene og basematerialet ligger stablet som vaffelkjeks i mange lag.

Der du trenger en forbindelse mellom to lag i kretskortet, lager du et hull med en elektrisk ledende foring i. Andre lag hullet går igjennom hvor du ikke vil ha forbindelse, har et større hull i ledningslaget der hullet er, slik at det ikke får kontakt med den ledende foringen.

Flere dimensjoner – flere muligheter

Flerdimensjonalitet er interessant både fysisk, og ikke minst matematisk. Legger du på en dimensjon, øker du med en eksponent, ikke bare en faktor. Vi tar et eksempel med et rutenett. Lager du deg et rutenett med 5 x 5 celler, som et regneark, har du totalt 25 celler. Utvider du med en dimensjon og tenker deg tredimensjonale bokser isteden, har du 5 x 5 x 5 som gir 125 bokser. Utvider du med en dimensjon til, har du 5 x 5 x 5 x 5 som gir 625 ... ja, hva man nå skal kalle det. Det er her det fysiske eksemplet blir vanskelig å få hjernen til å se for seg.

Matematisk er det imidlertid ingenting i verden i veien for å regne med så mange dimensjoner du måtte ønske. En pc er i essensen en regnemaskin, så den indre matematikken kan i prinsippet gjerne være bygget opp med flere enn tre dimensjoner. Det gjelder selv om resultatet er et todimensjonalt flatt skjermbilde.

Vi kan imidlertid prøve oss på en måte å forestille oss et multidimensjonalt minne, ved å bruke en terning som eksempel. Det er en tredimensjonal gjenstand, men den har seks sider. Hver av de seks sidene kan i prinsippet brukes til adressering, slik at en terning kan adresseringsmessig ha flere enn tre dimensjoner. (Vi overlater til fantasien om hvordan den indre oppbyggingen av terningen skulle se ut).