60 năm sau khi loài người phát minh ra transistor và gần 5 thập kỷ sau khi những con transistor đầu tiên được tích hợp vào trong chip bán dẫn, những tế bào thần kinh tí hon của kỷ nguyên thông tin bắt đầu thể hiện dấu vết của tuổi "già".

Trong cuộc đua nhằm tung ra những thiết bị ngày càng nhanh hơn, rẻ hơn, nhỏ hơn, các hãng đã liên tục thu nhỏ sản phẩm của mình. Vấn đề là, sắp tới thời điểm mà mọi sự thu nhỏ đều là nhiệm vụ bất khả thi.

Kết cục không mong muốn

Một khi các hãng chip không thể "nhồi nhét" thêm nhiều transistor vào cùng một diện tích silicon nữa, phương trình hiệu suất tăng nhưng giá giảm mà ngành điện toán đạt được bấy lâu nay ngay lập tức sẽ bị phá vỡ. Cỗ máy chèo lái cả cuộc cách mạng số và nền kinh tế hiện đại chẳng mấy chốc sẽ tan thành cát bụi.

Ngay cả Gordon Moore, đồng sáng lập ra gã khổng lồ chip Intel - người nổi tiếng với lời tiên đoán năm 1965 rằng số lượng transistor trên mỗi con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 2 năm, cũng nhìn ra rằng: hồi kết cho Định luật của mình đang cận kề.

"Đây là một kết cục mà ngành công nghiệp chip đang vật lộn hết sức để né tránh. Nhưng cùng lắm, lời tiên đoán này chỉ tồn tại được thêm một thập kỷ nữa là cùng. Sau thời điểm ấy, mọi thứ sẽ trở nên cực kỳ khó khăn. Nhưng lịch sử không thiếu những trường hợp như vậy".

Để chuẩn bị cho cái ngày đen tối ấy, khi không thể chèn thêm transistor lên mảnh silicon, các hãng chip đã rót hàng tỷ USD nhằm nghiên cứu cách cải tiến transistor hiện hành, khiến chúng vận hành theo những cách thức khác, mạnh mẽ hơn.

Lấy thí dụ, Intel từng dự đoán rằng một loạt những công nghệ thay thế như điện toán lượng tử, transistor quang.... sẽ giúp loài người tiếp tục duy trì định luật Moore qua hết năm 2020.

"Hiện tại, mọi thứ thay đổi với tốc độ nhanh hơn trong quá khứ rất nhiều. Tốc độ biến đổi tăng nhanh là vì chúng ta tiếp cận nhiều giới hạn vật lý cùng lúc."

Chạy đua với thời gian

Chúng tôi đang phải vắt sức mình, thậm chí làm việc thêm giờ để đảm bảo theo kịp định luật Moore", Giám đốc công nghệ Justin Rattner của Intel cho biết.

Cơ chế hoạt động của transistor na ná như công tắc bóng đèn, mỗi khi tắt hay bật bên trong con chip sẽ tạo ra những dãy 0 và 1 để lưu trữ và xử lý thông tin.

Đây là phát kiến của 3 nhà khoa học William Shockley, John Bardeen và Walter Brattain vào ngày 16/12/1947, trong khi đang tìm cách khuếch đại âm thanh phát ra từ điện thoại.

Ngày nay, transistor được ứng dụng rộng rãi trong radio cầm tay, các thiết bị điện tử và phổ biến nhất là trong bảng mạch tích hợp. Bản thân bảng mạch tích hợp cũng là một phát minh đoạt giải Nobel, đặt nền móng cho vi xử lý, chip nhớ và các thiết bị bán dẫn sau này.

Trong quá trình thu nhỏ liên tục kích cỡ transistor, ngành công nghiệp chip đã vấp phải vô số bài toán kỹ thuật hóc búa. Một trong số này là lượng nhiệt thất thoát quá lớn từ các thiết bị, khiến cho hiệu suất giảm mà tuổi thọ hệ thống cũng bị ảnh hưởng.

Để vượt qua rào cản này, các hãng chip buộc phải tìm kiếm những vật liệu mới hoặc cách thức mới để giảm thiểu mức nhiệt năng hao phí từ transistor.

(Theo Trọng Cầm - Vietnamnet/AP)