Tick-Tock&源于钟摆原理，是指时钟每秒钟发生的“嘀嗒”声。早在十年之前，英特尔就用此来描述其处理器的发展模式。英特尔则每两年进行一次处理器升级架构变动，遇到&Tick&年则改变处理器制造工艺，而走到&Tock&年则改变制造工艺下的架构。根据&arstechnica&显示，英特尔日前宣布：已经停止采用“Tick-Tock”处理器升级周期，转而更换为处理器研发周期三步战略，制程工艺（PROCESS）&–&架构更新（ARCHITECTURE）&–&优化（OPTIMIZATION）。摩尔定律终结？回顾下英特尔三年间发布的几款处理器。2013&年&6&月份英特尔正式公布代号&Haswell&的四代酷睿处理器；但在经历一年半后，2015&年&1&月份英特尔才发布代号为&Broadwell&的五代酷睿；尔后英特尔又选择在&2015&年&8&月份发布代号为&Skylake&的六代酷睿。英特尔&CEO&Brian&Krzanich&在去年的一次会议上表态，“两次技术升级已经表明，我们的更新周期已经从&2&年延长到了&2&年半。”在去年&5&月份，英特尔联合创始人、名誉董事长&Gorden&Moore（摩尔）接受《纽约时报》专访时表示。摩尔认为，“摩尔定律不会永远有效，但如果良好的工程技术得到应用，那么摩尔定律仍可以坚持&5&到&10&年时间。”尽管许多年之前已经有很多人认为行业将停止以这样的进度发展，摩尔表示：“我没有看见其他任何领域能在如此长的时间里保持指数式增长。”在几个月后，英特尔开始承认其下一阶段的&10nm&制造工艺延期，无法按预期在当年年底前实现量产。而英特尔则选择了继续延长&14nm&Skylake&处理器架构，并将于今年推出并将于今年第三季度推出优化&Skylake&架构的&Kaby&Lake&处理器。在去年&Intel&第二季财报结束后，英特尔&CEO&也曾证实预先在&2016&年发布的&Cannon&lake&处理器将被延期到&2017&年下半年。硅谷的节拍器这一切源于对于摩尔定律的探讨。摩尔定律最早由摩尔&1965&年在《电子学》杂志上公布了这一著名预言。根据摩尔最初的预测：“单位面积芯片上的数量每年能实现翻番。”然而在&10&年后，根据当时的工程技术进度，摩尔还曾调整了这个预测，将其改为：单位面积芯片上的晶体管数量每两年能实现翻番。英特尔&CEO&Brian&Krzanich&也曾对此表示：“摩尔定律是一项经济定律，与物理和化学并无太大关系。在几年时间里，我们将使芯片上的晶体管数量增加一倍。实际上，我们也将成本减少了一半。当你做到这一点时，你也优化了设备的性能。”很大意义上讲，摩尔定律已经超出了英特尔公司这个范围，对此前的科技行业发展起到了一定的推动作用，它“督促”技术工程师持续推进自己的产品。市面的一些说法将摩尔定律比作硅谷的节拍器，这是对工程技术的预测，意思是如果你跟上这个节奏，那么就能获得成功；反之如果没有跟上节拍，那么竞争对手将超过你。英特尔&CEO&Brian&Krzanich&曾表示，“今天，酷睿&i5&处理器的性能是英特尔第一代&4004&处理器的&3500&倍，能效高出&9&万倍，而成本只有&1/60000。如果汽车以这样的速度发展，那么目前时速已达到&30&万英里，而成本只有&4&美分。”一些观点当然，尽管还没看到相关认定摩尔定律已终结的论调，倒是有两个观点分享：对于技术工程来说，摩尔定律并不是什么自然定律，不是发展铁则，而是一种技术趋势的预言和判断，这依据于工程技术的发展，但同时又督促工程师们为目标努力。凭借英特尔的相关技术储备，在一定的时间内追平摩尔定律规律发展是可以的。对于英特尔来说，这更像是一种市场策略调整，而物理的天花板一直都在。在此前的一次爱范儿探讨英特尔总部行程中，英特尔高层告诉爱范儿，“在&10&年前，他们就已经在实验室中达到了&7nm&的制程工艺技术。”尽管实验室不同于大规模商用，但是英特尔在技术上的储备实力毋庸置疑。此前也有一些媒体报道显示，“7nm、5nm&的工作也早就展开了，预计最早分别在&&年实现。”一些媒体认为，尽管与竞争对手相比，下一阶段的&10nm&领域英特尔的技术储备仍处于保持领先优势，但未来的芯片制造将会越来越难。台积电此前也曾高调公布出&7nm、5nm&在几年后的量产计划。不过英特尔也曾对媒体强调，“公司当前所拥有的优势将来也会继续保持，当前没有几家半导体公司能像英特尔这样充分利用平台设计和制造方面的杠杆效应。”
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成为中关村在线微信好友量子计算机：摩尔定律终结者?
　　科学界的新宠“量子计算机”，正伴随着定律的挽歌，蹒跚着向人们走来。　　4月30 日，外媒报道称，IBM已完成四量子位原型电路的研发，为推出真正量子计算机奠定基础。这是IBM去年5月宣布未来五年将投入30亿美元研发新一代半导体后的首次成果展示。　　今年3月，谷歌也推出了自己的量子电路，并声称量子计算机的运算能力将超过普通计算机数万倍。　　随着IT巨头纷纷发布量子计算研究成果，素来低调的量子计算机突然成为热门话题。但从已面世的量子计算机来看，不论其应用面还是单价效率，相比传统计算机都还存在差距。　　这种烧钱的大块头什么时候能终结摩尔定律，并“塌缩”成我们手中的智能手机，依然是个未知数。　　理论遐想　　如人类学会生火一般，量子力学理论作为20世纪人类最伟大的发现，对当今世界产生了深远的影响。从核弹到电子显微镜，在支配量子理论基础上，人类创造出众多跨时代的产品。　　量子计算机的构想，正是基于量子力学理论的叠加态原理而设计的。　　量子计算机的理念，最早是1982年由诺贝尔奖获得者物理学家费曼在一次学术会议上提出。费曼的设想则是受到其好友―加州理工学院计算机教授弗雷德金的启发。当时，弗雷德金正从数理上研究一种新型处理器。　　传统处理器的逻辑门（集成电路最基本的运算组件）不可逆，而弗雷德金构想的新型处理器逻辑门是可逆的，这样的好处就如同将单向车道丁字路口改为双向车道十字路口，使得信息可在线路上掉头，不必绕远。　　对于传统处理器来说，“绕远”就是将电路上的信号擦除，载入新的逻辑信号。这个过程将耗费大量的能量并发热。在极高的运行速度下，处理器会因高温融化。　　另外，因为量子计算机处理的量子信息是一种叠加态，而非传统计算机的0和1二进制。这就使得量子计算机在进行逻辑运算时，可一次得到多种甚至全部的运算结果。　　这就相当于将高速路上的小轿车全部替换为双层巴士，极大提高了运算量。科学家们由此推论，采用新逻辑门的量子处理器优势显而易见，它比传统处理器能耗更低且速度更快。　　但此时的量子计算机理论并没引起关注，因为不论从量子物理学角度还是计算机应用方面来看，量子计算机的实现过程都极其困难。　　而著名的摩尔定律此时已然在界生效，简单、可靠的实现方法，让晶体管以百万计的超大规模集成电路形态，顺着电脑流水线进入企业和家庭，且价格越发低廉。而直到1988年费曼去世，量子计算机依旧停留在物理学家的脑海中。　　机遇与争议　　真正激发起人们对量子计算机的热情，源自1994年舒尔提出的量子算法。　　20世纪末随着计算机和网络的普及，安全也成为棘手问题。而基于大素数乘积原理的RSA算法因为运算量大，难以被破解，被普遍应用于信息加密。　　有盾就有矛。在贝尔实验室工作的舒尔，依据自己的算法提出用量子计算机可快速破解RSA密码。舒尔推论，当时需1000台计算机8个月才能破解的129比特位RSA密钥，一台量子计算机不到10秒就能破解。　　问题在于，此时的量子计算机虽然算法理论储备丰富，但工程学上怎么才能造出一台量子计算机，仍是个难题。　　直到1999年，研发实际应用量子计算机的D-WAVE公司成立，造出一台量子计算机的想法，才得以实现。　　因量子计算机在密码破解上的优势理论，D-WAVE公司得到了美国中情局的支持。2011年，D-WAVE公司与希德马丁公司以签署合作协议的形式，售出了世界上第一台商用量子计算机。该量子计算机售价被披露高达1000万美元。2013年，D-WAVE公司又将第二台量子计算机卖给了美国航空航天局与谷歌的联合实验室。　　D-WAVE公司的两次交易均获成功，量子计算机实用化的大门似乎已向人们敞开。但对于量子计算机的争论，也由此不断出现。　　虽然D-WAVE公司声称，其量子计算机比传统计算机的运算速度大约快3.55万倍。但很多研究团队在考察过后表示，D-WAVE公司的量子计算机只有5倍于传统电脑的运算速度，在某些情况下其速度甚至只有1/100。　　另外，D-WAVE公司使用的模拟运算算法，也被指责不是真正意义上的量子计算机。　　只是一小步　　虽然质疑声不断，但科学界还是给予D-WAVE公司的量子计算机部分肯定。毕竟它应用了量子原理来进行运算和储存，并使得量子计算机能从实验室走出来，跟传统电脑就某一领域就行比武。　　但即便如此，量子计算机还是个造价昂贵的“计算器”。购买同等计算能力，量子计算机用户恐怕要多付出6000倍的价格。要终结行将失效的摩尔定律，量子计算机的产业化之路还有很长要走。　　50年前，英特尔创始人之一戈登?摩尔在美国微电子杂志发表文章时预言，每过一年芯片单位面积上的晶体管数量和性能将会翻倍。　　到1975年，摩尔发现一年太短，表示两年才能翻倍。如今需要的时间更长，量产芯片的关键尺寸从28纳米降到14纳米的过程，即便两年也难以完成。　　IBM研究中心主管苏普拉蒂克?古哈表示，“可以肯定，摩尔定律会在未来10年内结束。”　　与摩尔定律相伴的，还有一条洛克定理。洛克曾为摩尔当过财务顾问。在他看来，为提高半导体芯片晶体管的集成度。半导体工厂的投建费用，要以每四年翻一倍的速度增加。　　如今，一条28纳米芯片生产线的投建费用已高达上百亿美元。这使得芯片制造成为国际化产业，因为已没有公司能一家独立承担起从设备研发到芯片制造的费用，甚至因人才、产业链等限制，一个地区都难以做到通吃。　　人们当然愿意看到传统计算机之外的新兴计算机产业发展。但量子计算机目前的成就，只能说是迈出了一小步。
（责任编辑：HN666）
04/20 10:42
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十万个为什么：
今年，会不会就是摩尔定律的终结之年？
戈顿·摩尔是芯片制造厂商英特尔公司的创始人之一，他曾在一篇论文中称芯片上集成的晶体管数量会每年翻一番。后来他在另一篇论文中说芯片上集成的晶体管数量两年翻一番。摩尔定律不是一种数学定律或者物理定律，它只是一种分析预测。这个预测由于多次被证实，所以影响比较大。
回顾计算机发展史，从第一台经典计算机问世以来，它们的大小经历了天翻地覆的变化，从一个占据几栋楼房的庞然大物缩小到了人们的手掌上、口袋里。近20年，计算机技术更是经历了巨大的革命性飞跃，单个芯片上三极管的数目及运算的速度都是以指数形式逐年上升。无论是60多年前的充满整栋屋的庞然大物，还是现在的手机型电脑，基本原理却是万变不离其宗。
图片来源网络
预言摩尔定律将终结的论据主要有两点：高温和漏电。当集成电路的精细程度达到了原子级别，特别是当电路的线宽接近电子波长的时候，电子就通过隧道效应而穿透绝缘层，使器件无法正常工作，硅金属的集成电路就将彻底终结。
隧道效应在微电子学、光电子学以及纳米技术中都是很重要的，有很多用途。最早的应用就是扫描隧道显微镜。在光电子技术中，由于量子隧道效应，激光可以从一根光纤，进入相距很近的另一根光纤的内部，工程师们利用这个原理，制成了光纤分光器。1957年，受雇于索尼公司的江崎玲於奈在改良高频晶体管的过程中发现负电阻现象：当增加pn结两端的电压时，电流反而减少。这种反常现象可以用隧道效应来解释。此后，江崎利用这一效应制成了隧道二极管。近年来，人们发现了宏观的量子隧道效应，观察到一些宏观物理量，如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等，也显示出隧道效应。
这种宏观量子隧道效应将会是未来微电子器件的基础。摩尔定律是否将会终结，关键在于新型的电子技术能否担起继续发展的重任。近些年来，一些新奇量子材料如拓扑绝缘体的发现，使得宏观量子隧道效应的应用更加多样化。
暂时没有该问题的其它回答摩尔定律大一统时代的终结序曲
（原标题：摩尔定律大一统时代的终结序曲）
摘要：下个月，摩尔定律这一全球半导体行业自上世纪60年代起就一直遵循的原则将被吹响死亡的号角，而这也意味着信息技术革命的终结。摩尔定律是一种推测而来的经验法则：&
一颗微处理器芯片上的晶体管数量每两年左右将会翻倍，而这通常意味芯片性能也随之提升一倍这项定律中所述的指数发展规律不仅在70年代~90年代的家用电脑发展史中得到了印证，而且在当今互联网、智能手机、汽车、冰箱、恒温器等等行业的发展中也不例外。不过这一切并不是必然的：以芯片业为例，在每一个发展阶段中，软件开发人员都会为消费者提供对现有芯片性能充分压榨的应用，带动消费者对性能提升的需求，进而促进芯片制造商们加紧研发性能更为强悍的下一代芯片设备以满足需求。不仅如此，自上世纪90年代以来，半导体行业每两年就会公布一份研究路线图来保证业内数以百计的制造商和供应商与摩尔定律的步调一致。往大了说，整个家用电脑行业之所以能够有条不紊的沿着定律前行很大程度上也归功于这种路线图的统一规划。虽然芯片商们希望能够继续沿着摩尔定律的轨道前行，但硅处理器的物理瓶颈是早晚都要面临的问题。随着越来越多的硅电路集成到这么一小块区域里，两年一翻倍的发展定律已经开始出现滞缓。目前高端的微处理器已经达到了14nm的工艺级别，这一数字已经小于绝大多数病毒的体积。预计在未来十年内，硅处理器就会达到其物理极限。“即使是在整个行业不断努力研发突破的前提下，我们也还是会在20年代初期达到2~3nm的芯片工艺极限。”——“路线图”组织 主席 Paolo Gargini而如果再进一步缩小工艺大小的话，电子的行为将会受到量子的不确定性所影响，使得晶体管变得不再可靠。尽管研究工作一直在进行中，但目前并没有能够确定的硅技术继任者。半导体行业在下月将公布接下来一段时间的研发路线计划，但值得注意的是，这是组织首次不再以摩尔定律为基调制定路线图。作为替代，此次将会遵循所谓的“超摩尔战略”（the More than Moore strategy）:不再以芯片技术驱动应用发展，而是以应用需求为驱动力。小到智能手机，大到超算、云数据中心，未来将以它们的需求为核心决定芯片的发展。这些芯片将成为新一代的传感器、电源管理电路和其他所需的硅设备，未来的计算将越来越趋于移动化。但这样一来，统领电子行业50余年的摩尔定律也将被打破。美国半导体产业协会(SIA)已经代表业内所有主要的美国公司表示，在下月的报告发布之后，它将不再参与路线图的制定，未来该协会将转而进行自己的研究和发展议程。然而摩尔定律的结束并不意味着技术发展的终结。“每个人都纠结于路线图实际上到底意味着什么。其实，我们可以类比一下飞机业：虽然波音787并不比上世纪50年代的波音707飞得更快，但它们绝对是两架不同时代的飞机——波音787的技术创新就在于全电子操控以及碳纤维机身。这也将会是未来PC业的发展趋势，技术上的创新绝对不会停止，但它将会以更加微妙和复杂的形式来实现。”——爱荷华大学 计算机科学家 Daniel Ree摩尔定律的起源戈登·摩尔在1965年发表那篇享誉盛名的文章之时，集成电路还尚属新鲜事物。当时作为仙童半导体公司研究主管的他，奇迹般地预测到了家用电脑、数字腕表、自动汽车以及“个人便携式通信设备”——手机的出现。而在那篇文章中，摩尔想要描述出的，是一份通向未来的“发展周期表”。基于此前几年在各家公司所取获知的技术发展状况，他把晶体管数量视为一种能够衡量微处理器计算能力的指标，并以此估算出每颗芯片上的晶体管和其他电子元件的数量能够实现每年翻一番。而在与合伙人一同创办了Intel之后，他发现这一预测有些偏差——他低估了研发所需的时间成本和经济成本。于是，在1975年，他把时间周期修改为了2年。事实证明，这一周期是可靠而正确的。上世纪70、80年代，惠普计算机、苹果II型电脑和IBM PC等消费级微处理器设备开始大量涌现出来。市场对此类产品的需求也很快迎来了井喷，制造商们纷纷参与到这场竞争之中，竞相提升自己的芯片技术工艺。然而研发成本是高昂的。想要提高微处理器的性能，就需要按比例缩小电路中的元件尺寸，以允许更多的电路能够封装到芯片中，并进而加快电子的移动速度（处理速度）。想要缩小尺寸就势必需要改进光刻技术（在硅表面上进行刻蚀的一种基础性微处理器工艺技术）。在芯片业欣欣向荣的蓬勃发展期内，一个天然的自我强化循环保证了芯片技术的投入产出比始终处于一种良性的状态之下。有鉴于芯片广泛的适用性，制造商们可以只专攻处理器和内存技术就可以保证自己的销售额足以承担用于生产下一代芯片的研发成本，而且随着技术的成熟还能进一步压低售价，拉动市场的需求。不过事实证明，显然这个以摩尔定律为基调的市场周期已经难以为继了。芯片制造过程的复杂程度是难以想象的，数以百计的研发工序意味着每一次产品的更迭都需要材料供应商和设备制造商及时跟上升级的步伐。“假设制造下一代芯片需要对40种设备进行升级的话，即使只有1个设备掉队了，整个研发生产周期也要被顺延。”——德州大学 计算机经济学家 Kenneth Flamm为了能够更好的在业内进行统筹规划，半导体行业历史性的设计了自己的路线图。“这样就可以使每家企业都能对自己需要在何时做何事有一个大致的规划，如果谁遇到了技术难题，就可以提前发出警报。”——“路线图”组织 主席&Gargini在来自不同公司的数百名工程师的努力下，美国半导体产业协会在1991年的第一次报告上，正式推出了第一份路线图，时任Intel技术战略总监的Gargini担任该协会主席一职。到了1998年，在各界的努力下，欧洲、日本、台湾和韩国等地的协会开始与美国半导体产业协会合作，推出国际半导体技术发展路线图（the International Technology Roadmap for Semiconductors）。而随着对摩尔定律的抛弃，今年开始将更名为国际设备与系统路线图（the International Roadmap for Devices and Systems）。“ 路线图 是一项非常有趣的实验。据我所知，还没有哪个行业选择像芯片业这样把各家制造商和供应商聚到一起，一同规划未来的发展路线。”——Flamm事实上，摩尔定律正是在“路线图”的帮助下从一种经验法则变为了一种“自然法”。换句话说，正是因为整个行业的“积极响应”才推动了该定律从预言成为了一种既成事实。“整个发展过程中，一切都显得那么有条不紊，直到梦醒。”——Flamm发热的困扰&践行摩尔定律中将会遇到的第一个技术瓶颈其实早已被预见，Gargini等人早在1989年就曾发出过警告——在客观世界中，“小”是一种有极限的形容词。“以前的情况是：每当我们将工艺尺寸缩小时，都会有一些美好的事情发生——比如芯片处理速度的提升为功耗的降低提供了相应的空间，从而自然地对发热量进行控制。”——Third Millennium Test Solutions 总裁 Bill Bottoms但到了二十一世纪后，工艺制程发展到了90nm以下时，这种增益效应就开始不再明显。制造商们发现，电子在硅电路中跑得愈快，芯片就愈热。这是一项基础性的技术难题。虽然热量的产生是必然的，但是没有人想买一部手机用来煎鸡蛋。“制造商们最终选择抓住唯一的救命稻草——不再提升芯片的主频。这样做就相当于人为地对芯片进行了限速，从而控制了热量的产生程度。而这也导致自2004年以来，处理器的主频再没有较大的提升。”——Gargini不仅如此，为了确保芯片性能可以继续沿着摩尔定律周期性提升，芯片商们在限制处理速度的基础上又做了进一步的努力。“虽然限制了处理速度，但与此同时芯片商们也重新设计了内部电路——让单颗芯片内不再只包含一颗处理器，而是两颗、四颗甚至更多，而这也就是我们如今所说的 多核心 。发展到今天，四核、八核已经成为了如今桌面电脑和智能手机的标配。虽然理论上讲，内置4颗250MHz的芯片和单颗1GHz的芯片在处理速度上是一致的，但在现实中，想要用4颗处理器协同运算就意味着需要把单一任务分成八个部分来处理。而对于许多任务来说这一拆分过程也是十分困难的。如果无法在多核上实现并行处理的话，将会反而限制芯片性能的提升。”即便如此，把这两个解决方案相结合之后，也的确帮助芯片制造商们成功沿着摩尔定律的道路继续缩小电路尺寸，提升晶体管的数量。但是如果居安思危的话，由于量子效应的影响，到了20年代初期工艺尺寸势必将无法再进一步缩小，到时芯片业该何去何从呢？或许身为国际芯片制造商 GlobalFoundries 的电子工程师兼新路线图编制委员会主席An Chen的这句话能够代表芯片制造商们的心声：“我们仍然在苦思解决方案中。”这并不是说芯片业不思创新，他们也想到一种可能可行的解决方案——使用诸如量子计算和神经形态计算的某种全新范式。量子计算具备指数增长的计算潜力，而神经形态计算则能够以类大脑神经元的方式进行计算，两者与传统硅处理芯片相比都有明显的计算优势。但这些替代范式距离真正投入量产商用还有很长一段路要走，而且目前许多研究人员都认为：量子计算只能够在少数利基应用中具备计算优势，而在面对数字计算时远没那么给力。内部的升级优化“一旦人们从技术上的思维定势中走出来，就会发现其实还有巨大的研究空间有待发掘。”——半导体研究公司（SRC）物理学家 Thomas Theis在数字领域中，另一种解决思路就是去找到某个“毫伏开关”：这种物质需要具备能够与硅匹敌的计算速度，同时还要有更低的发热量。虽然能够列为候选的材料并不少——从2D的石墨烯类化合物到自旋电子材料，都能够通过电子的自旋而非电子的移动来完成计算，但目前并没有任何一种毫伏开关能够真正投入商用。既然这种方法遇到了阻碍，那么换一种突破方式呢？于是，又有人提出对架构进行改进：继续使用硅作为原材料，但用一种全新的构架设计。目前比较流行的方案就是以3D的方式进行构建，也就是把之前在硅片表面进行的平面蚀刻技术转变成多层蚀刻技术，再把这些蚀刻出的薄层硅进行堆叠。理论上讲，这样的确可以在同样的空间内提供更为强大的计算能力，然而在实际操作中，目前只能够应用于没有发热问题存在的内存芯片中。这是因为内存芯片所使用的电路只有在存储单元被访问时才会耗电，而某一特定单元其实很少会被频繁地访问，所以不会产生过多的热量。“混合存储多维数据集”这种设计就是其中的一个应用范例——这种内存会堆叠多达8层内存。该设计最早是由三星和镁光主导的行业协会推动完成。对比来看，显然直接把这种设计思路硬套到微处理器上是不科学的：因为叠加的层数越多也就意味着发热量反而更大。不过这一问题并非无法解决，最简单的解决方式就是将内存集成到微处理器芯片中。二者合而为一后，内存与微处理器芯片将无需再进行频繁的数据交换，而这至少能够干掉50%的发热量。换句话说，只要把内存和微处理器从纳米级的层面上整合到叠加层中就可以完美解决。但说起来容易做起来难，首先面临的一大难题就是量产。目前来看，微处理器和内存芯片的结构差异很大，基本没有在同一条生产线上生产出来的可能。不仅如此，如果想要把两者有机的堆叠起来还需要大幅重新设计芯片结构。但是有鉴于这一解决方案的完美性，还是有很多研究小组在不断努力尝试中。斯坦福大学的电子工程师 Subhasish Mitra 和他的同事们就开发出了一种混合架构，能够将内存单元和碳纳米管制成的晶体管堆叠，而且还能够确保电子在不同叠加层间进行有序移动。该团队还表示，他们所设计出的这种体系结构能把功耗降低到标准芯片的千分之一。移动化大潮践行摩尔定律中遇到的第二个技术瓶颈几乎与第一个技术瓶颈同时出现，但不同的是这一问题是人们始料未及的，那就是计算的移动化。在25年前，“计算”（computing）一词的定义还只是局限于桌面和笔记本电脑间，即使是超级计算机或大型的数据中心，从本质上讲也不过是将数量庞大的微处理器放在了一起进行协作计算。但我们再看看现在，日常的“计算”工作已经越来越多的交由智能手机和平板电脑来完成。此外，诸如智能手表等可穿戴设备已经又进一步把“计算”的定义“移动化”。人们对于这些移动设备的需求完全不同于传统的PC和笔记本电脑，移动化计算已经成为了一种趋势。而在当今大部分移动应用和数据处理工作都交给云服务器的大背景下，这些服务器将引领芯片商们继续遵循摩尔定律的道路推出更为强大的微处理器。“Google和亚马逊的采购决策对Intel的生产研发工作有着巨大影响。”——Reed然而，对于手机而言，相对于性能来说，更为重要的是持久的续航能力。在典型的智能手机应用场景中，芯片不仅要为语音通话、Wifi、蓝牙以及GPS等功能随时待命，还要对触摸感应、距离感应、加速度测算、磁场感应甚至指纹识别等功能提供全天候支持。所以智能手机必须有一套专用的电源管理系统来负责协调电路功耗和用户体验。而芯片制造商所要面对的问题是：这种特殊需求将会破坏摩尔定律自我强化的发展周期。“以前市场的情况是：即便做出来的芯片种类很少，单一产品的销量也十分庞大。而现在的市场则是：即便每种芯片只能卖出去几十万颗，芯片商们也必须做出很多种产品，这就需要芯片商们把设计和组装成本压得很低。”——Reed把许多各自独立的生产技术结合到一起，使其能够在同一设备中协同工作，是一项非常困难的事情。“如果想要把大量不同材料的组件以及电子、光子等都封装到一起的话，就必须研发出能够使之在狭小空间内共存的新型架构，以及新的模拟器、交换机等等。”——Reed对于许多的专用电路来说，设计仍然是一项需要耗费大量时间和人力的传统工作。不过，加州大学伯克利分校的电气工程师Alberto Sangiovanni-Vincentelli和他的同事们正在尝试改变这一现状。他们的想法是，设计师们不需要每次设计都从头做起，他们可以通过将大量已设计完毕的电路进行模块化组合来完成新的芯片设计。“理论上讲，这就跟用乐高积木搭造型一样。不过这一过程同样充满了挑战，设计师们需要确保这些模块化的电路能够在一起协同工作。虽然难度系数比较大，但总比用传统方法设计电路所需的成本更低廉一些。”——Sangiovanni-Vincentelli换句话说，当下困扰芯片商的难题不是技术，而是成本。“摩尔定律时代的终结所带来的不是技术问题，而是经济问题。目前诸如Intel等芯片商仍然在尝试继续缩小元件尺寸而非从量子的途径寻找解决方案。但事实上，工艺尺寸愈小，研发成本就愈高，这是必然的。”——Bottom芯片工艺的每次提升，都意味着制造商们要制造出更加精确的光刻机。以现在的经济水平来看，建立一个新的生产线通常都需要数十亿美元，大部分企业都无法承担这么多的成本投入，而移动设备市场的碎片化问题则进一步加剧了资金回流的难度。“只要研发下一代芯片所需的单晶体管成本超过现有成本，这一平衡就会打破，工艺尺寸的升级就会停止。”——Bottom许多观察者认为，芯片业已经非常接近这一临界点了。“我敢打赌，我们在达到物理极限之前就会停止这一疯狂的行为。”——Reed诚然，在过去的10年里，成本的不断攀升已经导致芯片业内部出现了合并潮。当今世界上大部分的生产线现在都已经落到了诸如Intel、三星、台积电等企业的手里。这些芯片制造业巨头早已与设备制造商们形成了紧密的统一战线，路线图存在的意义已经被大打折扣。“芯片制造商们对路线图的需求已经没那么强烈了。”——Vhen虽然SRC作为美国行业研究机构，是路线图的长期支持者，但SRC的副总裁Steven Hillenius也表示：“大约在三年前，SRC就已经不再对路线图的制定提供支持了，因为内部的成员公司已经看不到它存在的意义。&日前，SRC联合SIC一起，开始致力于建立一项更为长效而基础的研究议程，并希望能够在白宫去年7月推出的“国家战略计算计划”中获得联邦的资金支持。这项议程是于去年9月提出的，其中包含5份报告，报告中描述了未来可能会面临的研究难题：首当其冲的就是能效问题——特别是对于由嵌入式智能传感器组成的“物联网”，未来将需要在没有电池的情况下，将周围环境中的热能和动能转化为电力；另一个问题就是可连接性——未来，数十亿台设备间进行通信和云计算所需要的带宽是难以想象的，而目前可以预见的一种解决方案就是利用现今尚无法企及的红外光谱深处的太赫兹波段；第三个至关重要的问题就是安全性——未来我们将需要构建更为牢固的安全机制来防范网络攻击和数据盗窃。即使只是上文中列出的这三点就已经够研究人员忙上几年了。不过，还是有一部分业内人士对此表示乐观态度。其中就包括在Intel从事先进微处理器研究的主管Shekhar Borkar：
“虽然从字面意思上来看，晶体管数量的指数增长的确已经无以为继，摩尔定律的时代即将终结。但从消费者的角度来看，其实摩尔定律只是在说芯片对于用户的价值每两年就会翻一番。而从这一角度来看，只要行业内能够继续向设备增加新的功能，摩尔定律就不会死亡。”此外，Borkar还表示，具体的实施方案已经出炉。“我们的任务就是把这些方案化为现实。”
本文来源：cnbeta网站
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