晶片商收到“最後通牒”：你的傳統發展空間已不足1納米

【寫在前面】

40多年來，摩爾定律一直是it界的鐵律。

但随着晶片技術的發展，摩爾定律所預言的發展軌迹似乎已逼近終點。

這意味着，固守傳統思路的晶片制造商将舉步維艱。

最近，美國團隊研制出的1納米半導體對晶片商來說無異于“最後通牒”。

他們将如何自我救贖？

（以下内容來自外媒，由騰訊科技編譯。）

晶片商收到“最後通牒”：你的傳統發展空間已不足1納米

　　研制出1納米半導體的研究員ali javey和sujay desai

最近，美國勞倫斯 伯克利國家實驗室（lawrence berkeley national laboratory）的一個研究團隊—已經成功研制出栅極（半導體内的電流由栅極控制）僅長1納米的半導體，号稱是有史以來最小的半導體。

這下很多人都不淡定了，媒體紛紛疾呼“摩爾定律沒戲唱了”。

衆所周知，多年來，計算機産業的發展始終遵循着摩爾定律。摩爾定律認為，半導體電路的半導體的數量每18-24個月翻一倍。而半導體的尺寸對計算機技術的提高來說非常重要。半導體越小，單個晶片上可容納的半導體數量就越多；晶片上的半導體數量越多，處理器的速度越快、效率越高。同樣價格的電子産品性能，時隔18-24個月後就會翻倍。但是反過來看，一個it公司如果今天和18個月前賣掉同樣多的、同樣的産品，它的營業額就要降一半。

這就是為什麼，幾十年來晶片制造商一直都在與摩爾定律苦苦鬥争——不能做出更小的半導體，生存就面臨威脅。但是現在，這一切可能都要改寫。

在長達40多年的時間裡，摩爾定律始終是it界的鐵律。然而進入21世紀以來，摩爾定律似乎出現了“放緩”的迹象。

随着晶片技術的進一步發展，摩爾定律逐漸遇到實體法則的限制。業界普遍認為，7納米是矽半導體的一道坎，一旦過了這個節點，就會遇到問題。因為一旦矽半導體的栅極小于7納米，電子就可以在不同的半導體之間流動，這種現象被稱為量子穿隧效應(quantum tunneling)，它意味着半導體可能會在原本應該是關閉的狀态下意外打開。

但即使是7納米以上的半導體，也依然面臨從理論向實際跨越的難題。目前最先進的晶片制程工藝采用的是14納米半導體，而采用10 納米半導體的處理器——如英特爾的cannonlake處理器——預計到2017年或2018才能推出。

　　ibm生産的7納米測試晶片

這裡提供一些參考：一根頭發大約有10萬納米那麼粗，一個血紅細胞的直徑為6000納米，就連一根dna鍊也有2.5納米。

與此同時，對更高端的晶片的需求卻在一路飙升。今天，我們生産的資料量正在呈指數級增加，而像機器學習這樣的新興技術，正在對晶片的運算能力提出越來越高的要求。

勞倫斯 伯克利國家實驗室無疑是一個了不起的科研成果，因為這意味着，單個晶片上容納的半導體數量仍然可以成倍增長，至少在理論上如此。

但是，這項研究還處于初期階段，目前僅僅是一個概念，要成為現實産品還有很長的路要走。以14納米半導體而言，單個晶片上擁有的半導體數量超過十億，而勞倫斯 伯克利實驗室的團隊還沒有找到可以大規模生産1納米半導體及新型晶片的方法，即使找到了，其造價也是極其昂貴的。

當然，即使僅僅作為概念，該團對的研究成果仍然是重要的——它證明了我們可以利用新材料來生産尺寸更小的半導體，以進一步提高計算機的功能和效率。

事實上，晶片業界已經接受了半導體尺寸接近下限的現實，并已經為摩爾定律的終結做了準備。今年早些時候，美國半導體工業協會(semiconductor industry association)——成員包括英特爾、amd和global foundries——發表了一份報告。這份報告宣稱，到2021年，矽半導體尺寸的縮小将不再是一件經濟可行的事情。取而代之的是，晶片将以另一種方式發生變化。

晶片專業化是目前比較靠譜的一種解決方案。傳統上，業界對所有晶片都是“一視同仁”，但現在這種觀念可能要落伍了。麻省理工學院斯隆管理學院的助理教授neil thompson說：“（比如）我們開的車就不盡相同，18輪大卡車、跑車、suv，這些車設計出來都有專門的目的，現在晶片也開始有這樣的分工。”

圖形處理器（gpu）就是一個例子。gpu原本專為圖形渲染中執行複雜的數學和幾何計算而設計的，但現在工程師們發現，gpu也可以用于資料分析等其他領域。

晶片行業開始從超高速的、全能型晶片向更專業化的晶片轉變。為此，因特爾收購了視覺晶片創業公司movidius。與此同時，nvidia公司正在向全球銷售人工智能晶片。

　　英偉達ceo黃仁勳在台北國際電腦展會上展示tesla p100人工智能專用晶片

更高效的晶片也将有助于在降低能耗的基礎上提高計算速度。微軟和英特爾都在研究可再程式設計晶片（fpga），以更高效地運作人工智能算法。日本軟銀最近收購了英國晶片開發商arm，以獲得該公司先進得令人難以置信的低功耗晶片，該晶片将為正在崛起的物聯網硬體提供資訊處理能力。

而那些專業化程度不高的處理器可能會改變構造，以提高資訊處理能力。例如，晶片将越來越多地使用多層電路，以提高半導體密度。

本文轉自d1net（轉載）