世界上最大的芯片制造商英特爾正準(zhǔn)備針對(duì)已經(jīng)持續(xù)計(jì)算超過50年的技術(shù)進(jìn)行變革。領(lǐng)導(dǎo)公司技術(shù)和制造團(tuán)隊(duì)的威廉·霍爾特（William Holt）近日表示，為使得芯片精益求精，英特爾將很快開始使用全新技術(shù)。

霍爾特表示，即使在四、五年內(nèi)就很可能會(huì)投入使用，但英特爾目前還不知道將采取何種新型芯片技術(shù)。他指出兩種候選方案：名為隧穿晶體管(Tunneling Transistors)的設(shè)備和名為自旋電子(Spintronics)的技術(shù)。都需要在芯片設(shè)計(jì)和制造方面作出重大改變，并且可能使用硅晶體管。

然而，霍爾特引用的新型技術(shù)針對(duì)硅晶體管不具備速度優(yōu)勢(shì)，這表明芯片可能停止科技行業(yè)慣有的速度增長。然而，新技術(shù)將提高芯片的能源效率，這對(duì)當(dāng)前許多尖端計(jì)算應(yīng)用至關(guān)重要，比如云計(jì)算，移動(dòng)設(shè)備和機(jī)器人。

“我們將會(huì)看到重大轉(zhuǎn)變，”霍爾特在舊金山國際固態(tài)電路會(huì)議上說?！靶录夹g(shù)將完全不同?！?/p>

英特爾處理器

芯片行業(yè)數(shù)十年來始終服從由英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）在1965年制定的摩爾定律，已成為計(jì)算機(jī)功能持續(xù)、快速進(jìn)步的標(biāo)志。摩爾建議公司每兩年將芯片給定面積上的晶體管數(shù)量加倍，制造性能更好的芯片，且成本可控。英特爾和其他公司按部就班地生產(chǎn)出具有更多、更小和更便宜的硅晶體管的處理器。同時(shí)，晶體管變得更加節(jié)能。在這樣的趨勢(shì)下，開發(fā)出超級(jí)計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、智能手機(jī)和自動(dòng)駕駛汽車。

霍爾特說，他們將在四或五年內(nèi)繼續(xù)更新兩代，屆時(shí)硅晶體管的尺寸將僅為7納米。

霍爾特提到的可能填補(bǔ)這一空白的兩種技術(shù)之一的隧穿晶體管，似乎遠(yuǎn)離商業(yè)化，盡管美國國防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局（DARPA）和行業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體研究公司資助設(shè)備研究。他們利用損害傳統(tǒng)晶體管性能的電子量子力學(xué)特性，但在晶體管尺寸越來越小的情況下，這已成為問題。

英特爾處理器的電路

自旋電子元件更接近商業(yè)生產(chǎn)，甚至可能在明年投入市場。自旋電子也被稱為磁電子，它利用電子的自旋和磁矩，使固體器件中除電荷輸運(yùn)外，還加入電子的自旋和磁矩。研究自旋電子的加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校電氣工程師Kang Wang說，霍爾特的言論符合自己的預(yù)期，明年自旋電子將出現(xiàn)在部分低功耗內(nèi)存芯片或高性能顯卡中。

例如，東芝公司去年宣布開發(fā)出實(shí)驗(yàn)性的自旋電子存儲(chǔ)器陣列，相比高速內(nèi)存SRAM 節(jié)省80%的電力。

然而，隧穿晶體管和自旋電子都有缺點(diǎn)，事實(shí)上它們需要英特爾制造流程的整體再造工程。減少硅晶體管維持摩爾定律使得一代又一代的芯片更強(qiáng)大和更節(jié)能，但這兩種新型技術(shù)不具備硅晶體管的數(shù)據(jù)處理速度?！拔覀兛梢赃M(jìn)行的最佳純技術(shù)改進(jìn)將降低功耗同時(shí)降低速度，”霍爾特說。

這表明，正如我們所知，摩爾定律可能成為歷史。但霍爾特說，針對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)，更重要的是持續(xù)提高能源效率，而非原始計(jì)算能力。

“尤其針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)，重點(diǎn)將從速度提升轉(zhuǎn)移至顯著減少能耗，”霍爾特說。針對(duì)計(jì)算范圍，功耗是個(gè)問題。谷歌、亞馬遜、臉書等公司運(yùn)營的數(shù)據(jù)中心的碳足跡正在以驚人的速度增長。同時(shí)，從烤面包機(jī)到汽車，將更多家用、商務(wù)、行業(yè)設(shè)備連接至互聯(lián)網(wǎng)所需要的芯片，也需要盡可能地減少能耗。