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摩尔定律失效后芯片行业何去何从

发布时间:2020-02-15 14:24:00

摩尔定律“失效”后 芯片行业何去何从

2月15日消息,据《自然》杂志报道,半导体行业很快会放弃对摩尔定律的遵从。业内下月即将公布的新路线图,给出的规划将摆脱这一持续了数十年之久的原理。不过创新者并未因此失去准心,因为新的需求仍在推动技术发展。全文翻译如下:

下月,全球半导体行业将正式承认一个愈发明显的事实,那就是摩尔定律,这个自20世纪60年代起便支撑信息科技革命的原理,即将失效。

摩尔定律是计算领域的基本原理,它可以表述为,在每两年左右的时间里,微处理器芯片上的晶体管数量就会增加一倍也可以说成,芯片的性能也会增加一倍。正是这条定律所提到的指数级增长,使得20世纪70年代首批粗糙的家用电脑,进化成为了20世纪80年代和90年代成熟的计算机。也正是因此,催生了高速互联、智能,以及今天愈发普遍的联汽车、联冰箱与联空调。

这一切并非必然:之所以要遵从摩尔定律,是芯片制造商有意的选择。在每个发展阶段,软件开发商都会推出应用,榨干已有芯片的计算能力;消费者需要自己的设备做更多事情;而且制造商赶着用下一代芯片来满足需求。事实上,从20世纪90年代起,半导体行业每两年都会发布一份研发路线图,来协调数百家制造商与供应商的所作所为,从而跟上摩尔定律的节奏这种策略有时被称为后摩尔定律(More Moore)。正是因为有这套路线图的存在,电脑才能遵从摩尔定律,实现指数级的增长。

不过,这种情况不会持续太久了。加倍效应已经开始放缓,这是因为在同等面积大小的区域里,挤进越来越多的硅电路,会不可避免地产生热量。此外,照老办法下去用不了十年时间,还会遇到更为基础的限制。目前最先进微处理器的电路特征尺寸(指半导体器件中最小尺寸)在14纳米宽左右,比大多数病毒还要小。按照路线图机构主席保罗加尔吉尼(Paolo Gargini)的说法,到21世纪20年代初

,即便做出最大的努力,达到了2到3纳米的极限,那么特征尺寸就只有10个原子宽。这还能算是设备么?恐怕不能单从这种尺寸说,到达这种程度后,电子行为就受量子不确定性的支配,从而导致晶体管不可靠。另外,虽然付出了极大努力,人们还是没能为今天的硅技术找到可靠的继任者。

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