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摩尔定律将在3nm终结,以后是量子计算的天下

半导体行业观察  · 公众号  · 半导体  · 2017-03-21 08:27

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杨瑞临表示,资料中心用高效能运算(HPC)的处理器(GPU)应用,带动10 纳米、7 纳米、5 纳米到3 纳米制程发展,不过到了3 纳米制程,处理频率速度应该就会到顶了。他指出,量子电脑和人工智慧(AI)应用,处理器速度要更快,也就是每单位时间处理位元数要更多,但是到了3 纳米制程之后,技术就会遇到瓶颈,耗电量会更大。


杨瑞临表示,量子电脑技术可能不会以矽材料为基础,可能采用全新2 维材料,处理器必须具备4 位元、甚至16 位元的处理能力,因此,量子电脑的处理频率速度不用这么频繁,又可以大幅省电,预估量子电脑的耗电量可能比现在电脑的耗电量,降低到千分之一甚至到万分之一。


杨瑞临指出,量子电脑技术应用,牵涉到1 纳米制程及下一阶段次纳米制程的技术开发,可能改变全球半导体产业的生态。他预期,台积电3 纳米制程预估2022 年到2023 年进入试产阶段,1 纳米制程可能在2026 年到2027 年进入试产阶段。


杨瑞临认为,台积电3 纳米制程的设厂地点,牵涉到1 纳米以及之后新世代次纳米技术和产业链的布局,台湾若要留住台积电的3 纳米制程晶圆厂,要把眼光看到8 年到10 年之后的全球半导体产业与新兴技术发展趋势。他指出,台湾不能单单只从环评或是水电土地的角度出发,更要进一步掌握半导体技术发展及全球半导体产业布局趋势,培养和深化量子电脑的技术、人才和资源,全方位替台积电设想。


摩尔定律失效后, 计算性能增长的继承者


摩尔定律假定,微处理器的晶体管将每两年翻一倍,它们的计算性能也随之翻倍。自戈登摩尔(Gordon Moore)1965年提出以来,该定律一直生效。不过近年来业界一直预测该定律即将失效。早在2000年,《麻省理工科技评论》就硅技术在大小和速度上的极限提出了警告。


实际上,摩尔定律并不算是定律。它更多的是自我实现的预言。摩尔并没有将它描述成像地心引力或者动量守恒定律这样的不变真理。他只是给我们设定了预期,而芯片厂商们相应地去兑现预期。


事实上,行业一直在寻找新方法来给更微小的芯片带来更强的性能。遗憾的是,他们找不到方法来同步削减成本。《快公司》(Fast Company)今年2月撰文指出,全球半导体行业不再基于每两年实现性能翻倍的概念来制定硅芯片研发计划,原因就是无力承担跟上性能提升步伐所需购买的超复杂制造工具和工艺成本。此外,当前的制造技术可能无法再像原来那样大幅度缩小硅晶体管。不管怎样,晶体管都已经变得非常微小,以至于可能无法遵循通常的物理定律——这引发了它们还能够在医疗设备或者核电站使用多久的疑问。


那么,那意味着科技驱动的指数级变化时代即将走到尽头了吗


不。


即便硅芯片正接近物理和经济成本上的极限,也还有其它的方法继续驱动计算性能的指数级增长,比如采用新材料来打造芯片和以新方式定义计算本身。目前已经出现了与晶体管速度无关的技术进步,如深度学习驱动的更加聪明的软件,以及通过利用云资源实现更强计算能力的技术。而这只是未来计算创新的冰山一角。







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