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Saturday, 13 February 2016

英特尔:芯片领域将发生重大技术变革

未来几年内,如果电脑芯片想要再进一步发展,需要进行重大技术变革。
世界上最大的芯片制造商英特尔正准备针对已经持续计算超过50年的技术进行变革。领导公司技术和制造团队的威廉·霍尔特(William Holt)近日表示,为使得芯片精益求精,英特尔将很快开始使用全新技术。
霍尔特表示,即使在四、五年内就很可能会投入使用,但英特尔目前还不知道将采取何种新型芯片技术。他指出两种候选方案:名为隧穿晶体管(Tunneling Transistors)的设备和名为自旋电子(Spintronics)的技术。都需要在芯片设计和制造方面作出重大改变,并且可能使用硅晶体管。
然而,霍尔特引用的新型技术针对硅晶体管不具备速度优势,这表明芯片可能停止科技行业惯有的速度增长。然而,新技术将提高芯片的能源效率,这对当前许多尖端计算应用至关重要,比如云计算,移动设备和机器人。
“我们将会看到重大转变,”霍尔特在旧金山国际固态电路会议上说。“新技术将完全不同。”
芯片行业数十年来始终服从由英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)在1965年制定的摩尔定律,已成为计算机功能持续、快速进步的标志。摩尔建议公司每两年将芯片给定面积上的晶体管数量加倍,制造性能更好的芯片,且成本可控。英特尔和其他公司按部就班地生产出具有更多、更小和更便宜的硅晶体管的处理器。同时,晶体管变得更加节能。在这样的趋势下,开发出超级计算机、笔记本电脑、智能手机和自动驾驶汽车。
霍尔特说,他们将在四或五年内继续更新两代,届时硅晶体管的尺寸将仅为7纳米。
霍尔特提到的可能填补这一空白的两种技术之一的隧穿晶体管,似乎远离商业化,尽管美国国防部先进研究项目局(DARPA)和行业协会半导体研究公司资助设备研究。他们利用损害传统晶体管性能的电子量子力学特性,但在晶体管尺寸越来越小的情况下,这已成为问题。
自旋电子元件更接近商业生产,甚至可能在明年投入市场。自旋电子也被称为磁电子,它利用电子的自旋和磁矩,使固体器件中除电荷输运外,还加入电子的自旋和磁矩。研究自旋电子的加利福尼亚大学洛杉矶分校电气工程师Kang Wang说,霍尔特的言论符合自己的预期,明年自旋电子将出现在部分低功耗内存芯片或高性能显卡中。
例如,东芝公司去年宣布开发出实验性的自旋电子存储器阵列,相比高速内存SRAM 节省80%的电力。
然而,隧穿晶体管和自旋电子都有缺点,事实上它们需要英特尔制造流程的整体再造工程。减少硅晶体管维持摩尔定律使得一代又一代的芯片更强大和更节能,但这两种新型技术不具备硅晶体管的数据处理速度。“我们可以进行的最佳纯技术改进将降低功耗同时降低速度,”霍尔特说。
这表明,正如我们所知,摩尔定律可能成为历史。但霍尔特说,针对当前计算机,更重要的是持续提高能源效率,而非原始计算能力。
“尤其针对物联网,重点将从速度提升转移至显著减少能耗,”霍尔特说。针对计算范围,功耗是个问题。谷歌、亚马逊、脸书等公司运营的数据中心的碳足迹正在以惊人的速度增长。同时,从烤面包机到汽车,将更多家用、商务、行业设备连接至互联网所需要的芯片,也需要尽可能地减少能耗.