世界上最大的芯片制造商英特爾正準備針對已經(jīng)持續(xù)計算超過50年的技術進行變革。領導公司技術和制造團隊的威廉·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。

霍爾特表示，即使在四、五年內(nèi)就很可能會投入使用，但英特爾目前還不知道將采取何種新型芯片技術。他指出兩種候選方案：名為隧穿晶體管(Tunneling Transistors)的設備和名為自旋電子(Spintronics)的技術。都需要在芯片設計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針對硅晶體管不具備速度優(yōu)勢，這表明芯片可能停止科技行業(yè)慣有的速度增長。然而，新技術將提高芯片的能源效率，這對當前許多尖端計算應用至關重要，比如云計算，移動設備和機器人。

“我們將會看到重大轉變，”霍爾特在舊金山國際固態(tài)電路會議上說。“新技術將完全不同。”

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，已成為計算機功能持續(xù)、快速進步的標志。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，晶體管變得更加節(jié)能。在這樣的趨勢下，開發(fā)出超級計算機、筆記本電腦、智能手機和自動駕駛汽車。

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

霍爾特提到的可能填補這一空白的兩種技術之一的隧穿晶體管，似乎遠離商業(yè)化，盡管美國國防部先進研究項目局(DARPA)和行業(yè)協(xié)會半導體研究公司資助設備研究。他們利用損害傳統(tǒng)晶體管性能的電子量子力學特性，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)出實驗性的自旋電子存儲器陣列，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，事實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大和更節(jié)能，但這兩種新型技術不具備硅晶體管的數(shù)據(jù)處理速度。“我們可以進行的最佳純技術改進將降低功耗同時降低速度，”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，針對當前計算機，更重要的是持續(xù)提高能源效率，而非原始計算能力。

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