IBM欲投資30億美元研究新型芯片

　　從計算機時(shí)代開(kāi)始，芯片就變得越來(lái)越小。英特爾公司的聯(lián)合創(chuàng )始人戈登·摩爾于1965年描述的摩爾定律至今仍然能夠給出相當準確的預測：我們裝在微芯片中的晶體管數量每18個(gè)月至24個(gè)月就會(huì )翻一番，能夠不斷地提高計算機的速度和效率。然而，許多計算機科學(xué)家和工程師認為，我們將會(huì )很快遇到這樣的處境：由硅材料構成的傳統芯片電路將會(huì )變得過(guò)于微小，運行起來(lái)會(huì )不可靠。

　　那么，將會(huì )發(fā)生什么情況呢?這一點(diǎn)誰(shuí)也不敢確定，但是芯片制造商已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng)，為硬件開(kāi)發(fā)的未來(lái)提供保障。不久前，IBM公司宣布了一項計劃，準備在五年的時(shí)間內撥款30億美元來(lái)進(jìn)行芯片研究。盡管該公司總體研發(fā)支出將會(huì )保持不變，但是公司新的關(guān)注點(diǎn)不僅在于要把電路小型化至7納米，而且還在于要用非傳統性技術(shù)替代硅芯片。

　　佐治亞理工學(xué)院的計算機科學(xué)家湯姆·康特說(shuō)：“從根本上來(lái)講，7納米的晶體管就相當于大型原子的大小，其中會(huì )存在許多未知的、無(wú)法控制的量子效應。因此，芯片制造商無(wú)法保證其功能的可靠性。”

　　英特爾公司目前可以制造出22納米的晶體管，并且計劃于明年推出14納米的晶體管。從大體上來(lái)講，摩爾定律是正確的—幾十年以來(lái)，我們一直在增加芯片中的晶體管數量。但是，根據康特的說(shuō)法：“有一段時(shí)間，效益并不大。”從1994年到1998年，最大CPU時(shí)鐘速度上升幅度為300%;在2007年至 2011年之間，CPU時(shí)鐘速度僅僅提高了33%。

　　康特預測道：“硅材料的日子屈指可數了。在我們遇到的處境中，我們需要退一步，重新考慮一下該如何設計計算機。”IBM公司同意康特的意見(jiàn)，該公司最近的幾則公告中列舉了好幾種可以為芯片開(kāi)發(fā)帶來(lái)突破的新技術(shù)，這些新技術(shù)各有不同，既可以使芯片變得更小，又可以使芯片更加高效、更加可靠。

　　一種新技術(shù)是量子計算，其目的就是要提高計算機的運算能力。傳統的信息單位只有0或1兩個(gè)數值，而量子位既可以保留0或1兩個(gè)數值，也可以?xún)烧咄瑫r(shí)保留，這樣使系統能夠同時(shí)處理數百萬(wàn)條運算。

　　另外一種新技術(shù)是神經(jīng)突觸計算?？堤卣f(shuō)，神經(jīng)突觸計算所利用的電路是以我們在大腦中看到的結構為基礎的，其主旨是使計算機模擬神經(jīng)系統擅長(cháng)處理的某些過(guò)程，如圖案檢測等。

　　納米光子學(xué)(也叫硅光子學(xué))是利用光脈沖來(lái)處理信息，而不是使用電信號來(lái)處理。在公告中，IBM公司表示：“希望納米光子學(xué)能夠提供一條超級高速公路，使大量的信息能夠在服務(wù)器上的計算機芯片之間實(shí)現快速傳遞。”

　　除了硅材料之外，目前的芯片結構也可能仍然保持原樣。碳納米管為單原子碳薄片卷成管子，據報道這樣的管子運行起來(lái)要比硅材料快10倍，可以簡(jiǎn)便地替代晶體管材料。

　　然而，所有這些技術(shù)都尚未經(jīng)歷足夠的測試。此外，一些專(zhuān)家對于硅會(huì )被淘汰的說(shuō)法持有強烈的懷疑態(tài)度。“對于量子之類(lèi)的東西我連一塊錢(qián)的賭注都不會(huì )押的。”麻省理工學(xué)院的計算機科學(xué)家斯里尼·戴瓦達斯說(shuō)，“這類(lèi)東西聽(tīng)起來(lái)那么不現實(shí)。”他相信：在可行性方面，碳納米管和納米光子學(xué)在不久的將來(lái)也不會(huì )與硅形成競爭。一旦我們達到了7納米之后，晶體管的小型化進(jìn)程很可能將會(huì )大大地減緩下來(lái)。但是戴瓦達斯認為，利用現有的材料仍然有著(zhù)許多革新的余地。他問(wèn)道：“我們?yōu)楹尾蝗ラ_(kāi)發(fā)一種能夠行得通的另類(lèi)硅材料呢?”

　　戴瓦達斯還指出：比起像IBM和英特爾等公司已經(jīng)投入到硅材料革新研究的資金，IBM公司所承諾的30億美元的投入簡(jiǎn)直是不足掛齒。他認為，隨著(zhù)硅晶體管變得越來(lái)越小，人們會(huì )渴望看到其他技術(shù)帶來(lái)一個(gè)“后硅時(shí)代”，這樣才會(huì )使IBM公司的公告擁有更大的實(shí)際意義。 到頭來(lái)不管其他技術(shù)多么有前途，有一點(diǎn)是很清楚的—至少在未來(lái)的幾年中，硅仍然會(huì )在該領(lǐng)域得到應用。“硅是現任的主角。”戴瓦達斯說(shuō)，“其他什么材料也無(wú)法與之競爭。”