Không thể phủ nhận, đời sống hiện đại phụ thuộc vào máy tính, và máy tính phụ thuộc vào chip xử lý dựa trên silic. Máy tính tiếp tục cải thiện theo thời gian nhờ sức mạnh xử lý tốt hơn.
Định luật Moore là quan sát chip máy tính nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn, và rẻ hơn sản xuất ở tỷ lệ có thể dự đoán. Khoảng 18 tháng số transistor trên chip silic gấp đôi. Mỗi thế hệ chip mới có tăng hiệu suất nhỏ hơn thế hệ trước.
Định luật Moore không phải luật vật lý như 3 định luật Newton. Thay vào đó, đó là quan sát điều đang xảy ra trong ngành sản xuất chip.
Định luật Moore sẽ kết thúc. Sẽ có lúc chúng ta không thể nhét thêm bộ xử lý lên một chip silic đơn lẻ. Chip silic dường như đã đỉnh cao về hiệu suất và hiệu năng. Khi kết thúc, chip silic không còn chứa thêm transistor. Tuy nhiên, máy tính và công nghệ mới sẽ yêu cầu bộ xử lý mạnh và linh hoạt hơn.
Mặc dù một số tin vẫn còn cải tiến kiểu Moore cho đến ít nhất 2025, có rủi ro định luật Moore kết thúc trước khi có thay thế khả thi, nên chúng ta cần khám phá thay thế cho máy tính dựa trên silic ngay hôm nay.
Máy Tính Lượng Tử
Máy tính lượng tử dùng sức mạnh vật lý lượng tử, khai thác hạt dưới nguyên tử. Nó sẽ cung cấp sức mạnh xử lý và tốc độ hiện tại chưa thể tưởng tượng nhờ "qubits".
Vấn đề chính máy tính lượng tử hiện tại là những người làm việc với khái niệm chưa vượt qua tốc độ hoàn thành tác vụ dùng công nghệ silic thông thường. Tốc độ đó vẫn còn vượt tầm với.
Graphene và Nanotube Carbon
Graphene là lớp đơn nguyên tử carbon được tin là vật liệu mạnh nhất trái đất. Nó mạnh gấp 200 lần thép nhưng đủ đàn hồi kéo dài 20-25% chiều dài gốc. Nó cực nhẹ và dẫn nhiệt/điện tốt hơn vật liệu biết. Graphene làm từ carbon, nên rất dồi dào, nhưng có thể mất năm mới sản xuất thương mại.
Graphene không thể dùng làm công tắc. Bán dẫn silic có thể bật/tắt bằng dòng điện, nhưng graphene không, nên dùng graphene sẽ ra máy tính không tắt được.
Nếu graphene thay thế chip silic, ta thấy khả năng công nghệ như laptop gập, transistor siêu nhanh, điện thoại không vỡ.
Logic Nam Châm Nano
NML phụ thuộc vào mảng nam châm nano. Nam châm này kích thước từ vài nanomet đến vài trăm nanomet. Nam châm nano hoạt động như silic, nhưng quá trình dựa trên chuyển từ nam châm để tạo mã nhị phân. Nó dùng tương tác dipole-dipole (tương tác giữa cực bắc và cực nam nam châm) truyền dữ liệu, và vì không cần điện, nó chỉ cần lượng nhỏ năng lượng chạy.
Máy Tính Lạnh (Cold Computing)
Mặc dù không phải công nghệ hoàn toàn mới, đây là khái niệm nhà sản xuất thấy là cách kéo dài tuổi thọ Định luật Moore. Bằng cách giảm nhiệt độ chip, sẽ ít rò rỉ dòng điện hơn. Nhiệt độ lạnh giảm điện áp ngưỡng transistor chuyển đổi. Dùng máy tính lạnh có thể cho thêm 4-10 năm mở rộng hiệu suất bộ nhớ và công suất.
Bán Dẫn Hợp Thành
Bán dẫn tạo từ 2 hoặc nhiều nguyên tố nhanh và hiệu quả hơn silic đơn lẻ. Các bán dẫn này đã có sẵn và sớm sẽ tìm đường vào điện thoại 5G và 6G, cho tốc độ hơn, kích thước nhỏ hơn, và pin tốt hơn.
Nguyên Tử (Atomic)
Công nghệ đã tiến hóa đến nơi chúng ta thao tác vật liệu xuống cấp độ nguyên tử. Công nghệ chip không ngoại lệ. IBM đã thiết kế cách lưu dữ liệu trên một nguyên tử đơn lẻ. Hôm nay cần 100.000 nguyên tử lưu một 1 hoặc 0 đơn lẻ.
Nguyên tử bản chất không ổn định, nên để lựa chọn khả thi, cần thêm logic cho sửa lỗi v.v.
Thay Thế Nào Khả Thi Nhất?
Bán dẫn hợp thành là lựa chọn duy nhất cho bộ xử lý dựa trên silic khả thi hôm nay. Bên cạnh đó, công nghệ hứa hẹn nhất lúc này là máy tính nam châm nano. Cũng có thể máy tính tương lai chứa các lớp công nghệ khác nhau, mỗi lớp khắc phục nhược điểm của cái kia. Nhưng lúc này, không ai dự đoán chính xác máy tính tương lai trông như thế nào.