據(jù)悉,下個(gè)月,全球半導(dǎo)體行業(yè)將正式認(rèn)可一個(gè)已經(jīng)被討論許久的問(wèn)題:從上世紀(jì)60年代以來(lái)一直在推動(dòng)IT行業(yè)發(fā)展的摩爾定律正在走向終結(jié)。正式拋棄摩爾定律的半導(dǎo)體行業(yè)將何去何從?《自然》雜志近日發(fā)表文章對(duì)此進(jìn)行了探討。
以下為文章主要內(nèi)容編譯:
摩爾定律可以說(shuō)是整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)最重要的定律,它其實(shí)是一個(gè)預(yù)言:每?jī)赡晡⑻幚砥鞯木w管數(shù)量都將加倍——意味著芯片的處理能力也加倍。這種指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng),促使上世紀(jì)70年代的大型家庭計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化成80、90年代更先進(jìn)的機(jī)器,然后又孕育出了高速度的互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)和現(xiàn)在的車聯(lián)網(wǎng)、智能冰箱和自動(dòng)調(diào)溫器等。
這個(gè)看起來(lái)自然而然的進(jìn)程,實(shí)際很大程度也是人類有意控制的結(jié)果,芯片制造商有意按照摩爾定律預(yù)測(cè)的軌跡發(fā)展:軟件開(kāi)發(fā)商新的軟件產(chǎn)品日益挑戰(zhàn)現(xiàn)有設(shè)備的芯片處理能力,消費(fèi)者需要更新為配置更高的設(shè)備,設(shè)備制造商趕忙去生產(chǎn)可以滿足處理要求的下一代芯片。上世紀(jì)90年代以來(lái),半導(dǎo)體行業(yè)每?jī)赡昃蜁?huì)發(fā)布一份行業(yè)研發(fā)規(guī)劃藍(lán)圖,協(xié)調(diào)成百上千家芯片制造商、供應(yīng)商跟著摩爾定律走,這樣的戰(zhàn)略,有時(shí)也被稱之為“更多摩爾”(More Moore),由于這份規(guī)劃藍(lán)圖的存在,整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)才跟著摩爾定律按部就班地發(fā)展。
但現(xiàn)在,這種發(fā)展軌跡要告一段落了。由于同樣小的空間里集成越來(lái)越多的硅電路,產(chǎn)生的熱量也越來(lái)越大,這種原本兩年處理能力加倍的速度已經(jīng)慢慢下滑。此外,還有更多更大的問(wèn)題也慢慢顯現(xiàn),如今頂級(jí)的芯片制造商的電路精度已經(jīng)達(dá)到14納米,比大多數(shù)病毒還要小。但是,全球半導(dǎo)體行業(yè)研發(fā)規(guī)劃藍(lán)圖協(xié)會(huì)主席保羅·加爾吉尼( Paolo Gargini)表示:“到2020年,以最快的發(fā)展速度來(lái)看,我們的芯片線路可以達(dá)到2-3納米級(jí)別,然而在這個(gè)級(jí)別上只能容納10個(gè)原子,這樣的設(shè)備,還能叫做一個(gè)‘設(shè)備’嗎?”
恐怕不能。到了那樣的級(jí)別,電子的行為將受限于量子的不確定性,晶體管將變得不可靠。在這樣的前景下,盡管這方面已經(jīng)有無(wú)數(shù)研究,但目前人們?nèi)匀粺o(wú)法找到可以替代如今的硅片技術(shù)的新的材料或技術(shù)。
下個(gè)月發(fā)布的行業(yè)研究規(guī)劃藍(lán)圖將史無(wú)前例地不以摩爾定律為中心,相反,新的戰(zhàn)略可能是“超越摩爾”(More than Moore ):與以往首先改善芯片、軟件隨后跟上的發(fā)展趨勢(shì)不同,以后半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展將首先看軟件——從手機(jī)到超級(jí)電腦再到云端的數(shù)據(jù)中心——然后反過(guò)來(lái)看要支持軟件和應(yīng)用的運(yùn)行需要什么處理能力的芯片來(lái)支持,由于新的計(jì)算設(shè)備變得越來(lái)越移動(dòng)化,新的芯片中,可能會(huì)有新的一代的傳感器、電源管理電路和其他的硅設(shè)備。