全可編程視角下的未來(lái)十年

　　CPS(信息物理系統)

　　我本人不太喜歡物聯(lián)網(wǎng)(IoT)這個(gè)詞，因為它暗示只要把傳感器像互聯(lián)網(wǎng)一樣連起來(lái)，收集數據，這事就結了。實(shí)際上你得到了一大堆數據是沒(méi)用的，真正有用的是拿到數據之后，還要反饋回來(lái)做控制，所以我更喜歡CPS(Cyber Physical System)這個(gè)詞，即信息物理系統，意思是要把物理系統能夠與信息系統結合到一起，形成一個(gè)閉環(huán)，能夠讓信息系統影響物理系統。實(shí)際上我國說(shuō)的信息化改造工業(yè)化也是這個(gè)意思。

　　摩爾定律難以解決性能和功耗問(wèn)題

　　為什么后十年我們做得到呢?來(lái)看看微電子業(yè)的摩爾定律。摩爾定律不停地發(fā)展，現在已經(jīng)到20納米，未來(lái)的路線(xiàn)圖已到3.5納米。摩爾定律要解決什么樣的問(wèn)題呢?就是漏電問(wèn)題。像水管一樣，一個(gè)開(kāi)關(guān)如果關(guān)得不牢，就要漏水，如果一個(gè)晶體管設計得不好，它就會(huì )漏電?，F在“水龍頭”越做越薄，一定會(huì )有“漏水”現象，整個(gè)工業(yè)界正在做的就是如何把開(kāi)關(guān)關(guān)緊。

　　現在用體硅和絕緣體上硅(SOI)(圖2)，還有FinFet(鰭式)、SOI FinFet，最后是全包圍，來(lái)把電流夾斷。

　　目前Xilinx在20納米節點(diǎn)，很快會(huì )推出14/16納米芯片。摩爾定律在今后至少十年還是適用的，所以在器件方面，我們不用太著(zhù)急。

　　但是摩爾定律每年指望它性能翻番遇到了嚴峻的挑戰。不是說(shuō)摩爾定律有了，跟著(zhù)它每年就自動(dòng)獲得計算能力，這件事過(guò)去是這樣的，但是最近行不通了。整個(gè)業(yè)界面臨著(zhù)兩個(gè)挑戰，一個(gè)叫性能，一個(gè)叫功耗。

　　現在一個(gè)芯片里面可以集成越來(lái)越多的晶體管，可是晶體管如果都工作起來(lái)，消耗的電流特別大，大到最后你如果按照這個(gè)曲線(xiàn)走的話(huà)(如圖3)，單位面積上的功耗會(huì )超過(guò)核電站的功耗，甚至是火箭、太陽(yáng)表面的功耗，因此芯片會(huì )燒壞，這就是所謂的暗硅(Dark Silicon)。