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OFweek电子工程网讯 1965年,计算机技术处在萌芽期,计算机工程先驱戈登?摩尔(Gordon Moore)写了一篇论文,冲击了科技产业。摩尔认为,计算机的性能每隔12个月翻一倍,成本下降50%。过去40年的历史证明摩尔定律相当正确。
现在摩尔定律进入困难时期。去年,英特尔曾表示,现在要让处理器的性能翻倍需要30个月的时间。2016年5月,曾经刊发一篇文章,标题就是“摩尔定律终结”。
的确,计算机性能的提升速度正在放缓。放缓还带来一个问题:许多下一代产品依赖于更快、更节能 、更便宜的芯片,而芯片的进步建立在一个假设之上,那就是摩尔定律仍然有效。如果芯片的提升速度放慢,甚至停滞,VR、AI、无人驾驶汽车、医疗、遗传工程,甚至连最新的智能手机都会受到干扰,无法快速推出。
真的会死亡吗?也许有些夸大。
芯片到底可以变得有多小
摩尔定律并没有死亡,但是它的处境的确不怎么好。如果要让摩尔定律恢复生机,工程师和产品设计者必须改变方向,寻找新的突破。
“必须”不是建议,而是物理的必然。几年来,计算机工程师不断缩小芯片的尺寸,获得更高的性能,但是这种策略渐渐走到了尽头。设计芯片时我们遇到了物理和几何瓶颈:要让芯片变小极为困难。
现代芯片设计将芯片组件之间的间隙缩小到十几纳米。如果不是工程师,可能不知道十几纳米是什么概念。一张纸的厚度约为0.1毫米,它相当于10万纳米。现在芯片中空间的尺寸大约相当于一张纸厚度的1/8000。虽然进一步缩小尺寸是有可能的,比如降到7纳米,不过按照产业的估计,即使只是开发一款7纳米原型芯片,成本也会达到1亿美元,目前全球只有3家企业可以做到:台积电、三星和英特尔。英特尔已经宣布,投入90亿美元开发7纳米处理器,开发至少要4年时间。
7纳米实际上已经做到了。如果想进一步缩小尺寸,进步的空间并不大。因此在7纳米之后,如果我们想提高计算技术的性能必须从两个方面下手:一是热管理,二是能源密度。热量和能源问题是巨大的设计难题,也是“设备杀手”。它们对创新至关重要,由于尺寸受到限制,热量和能源问题束手束脚,所以我们基本上只能维持现状。 |
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