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性能向左能耗向右英特尔选择了后者生存

2020-05-06

英特尔是世界最大的芯片制造商,现在它正在准备拥抱新的技术,以替代沿用了50多年的老计算技术。英特尔技术及制程事业部总经理威廉 霍尔特(William Holt)本周接受了采访,他说芯片会继续发展,英特尔很快就会采用新的基础性技术。

按照霍尔特的说法,英特尔暂时还不知道要采用什么新的芯片技术,它们所知道的是4到5年内必须转用新技术。霍尔特指出了两种可能性:一种是所谓的 隧穿晶体管 设备,另一种就是所谓的 自旋电子 技术。无论是哪一种技术,芯片的设计和制造都需要作出巨大的改变,它们还可能会与硅晶体管一起使用。

霍尔特说,新技术的速度并不比硅晶体管快,换句话说,芯片的速度在过去一直在飞速提升,现在它要停止增长了。从另一方面来看,新技术会提高芯片的能耗效率,对于今天的计算而言这点相当关键,比如云计算、移动设备、机器人。

我们将会看到大转变的到来。 霍尔特在洛杉矶国际固态电路研讨会上说, 新技术存在本质上的不同。

在过去几十年里,一直被摩尔定律主导,它由英特尔联合创始人戈登 摩尔(Gordon Moore)于1965年提出。摩尔认为相同面积芯片中的晶体管数量每2年翻一番,成本不增加就可以提高芯片的性能。

为此,英特尔及其它企业不断生产更小更便宜的晶体管,安装到处理器中,保证了摩尔定律的有效性。可惜的是晶体管的能耗也越来越高。在两大趋势的推动下,超级计算机、笔记本、智能、无人驾驶汽车都被开发出来。霍尔特说他们还可以继续开发2代产品,相当于4到5年时间,到时硅晶体管的尺寸将缩小到7纳米。

霍尔特提到的两大技术有可能弥补缺陷。现实却并不美好,DARPA和半导体研究公司虽然已经投资研究,但隧穿晶体管离商用还是很遥远。电子会伤害硅晶体管的性能,随着晶体管越变越小,伤害也会越来越严重;新技术却可以利用电子的量子力学特点。

自旋电子设备已经接近商业化,明年可能就会推向市场。原来的 数位 (Digital Bits)是通过两种不同的编码转换来呈现的,现在要通过粒子的量子力学特点来体现,比如像电子一样自旋。

加州大学师王凯(Kang Wang)表示,霍尔特的论断和自己的预测相符,自旋电子明年就会出现在低能耗内存中,还可能会出现在高性能显卡中。举个例子,东芝去年曾宣布,它们已经成功开发一个实验性自旋电子体内存存储器阵列,它的能耗比SRAM(高速内存的一种)低了80%。

隧穿晶体管和自旋都有一个缺陷,它需要英特尔改变制造流程。曾经,企业们通过缩小硅晶体管的尺寸保持了摩尔定律的长盛不衰,成功开发了一代又一代强大而能耗低的芯片。两大新技术的数据传输没有硅晶体管快。霍尔特说: 降低能耗,同时降低速度,这是我们所能做的最好的技术改进。

从霍尔特的话来看,摩尔定律即将走向终结。他认为继续改进能耗而不是一味提高计算性能,对于今天的电脑来说是最重要的事。霍尔特称: 看看物联,重点已经从提升速度转向了减少能耗。

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