英特爾走到十字路口：性能和續(xù)航該如何決策？
電腦一直都是朝著更快更強(qiáng)的方向前進(jìn)。然而，硅晶體管的潛力始終有限，而各類電子設(shè)備朝著小型化的方向演進(jìn)，我們需要的也許不是一塊強(qiáng)勁的計(jì)算芯片，而是能夠合理控制功耗的。面對(duì)這樣的趨勢(shì)，芯片大廠們將會(huì)如何決策呢？作為世界上最大的芯片制造商，英特爾正在為電腦行業(yè)下半個(gè)世紀(jì)的持續(xù)發(fā)展做準(zhǔn)備。
芯片的新技術(shù)
英特爾的領(lǐng)頭人William Holt表示，為了讓芯片行業(yè)繼續(xù)進(jìn)步，從這周開始他們將會(huì)采用全新的技術(shù)。Holt說：即使新技術(shù)必須在接下來的四到五年內(nèi)正式服役，英特爾也尚不知道哪一種芯片技術(shù)會(huì)被正式接受。但他的確指出了兩位可能的候選人：一種是被熟知為隧道晶體管的設(shè)備，以及名為自旋電子學(xué)的技術(shù)。這兩種技術(shù)將會(huì)給芯片設(shè)計(jì)和制造上帶來重大改變，并且將會(huì)和硅晶體管一起使用。
然而，Holt提出的這項(xiàng)新技術(shù)將不會(huì)給硅晶體管帶來任何運(yùn)行速度上的提升，這意味著過去一直以來業(yè)界的芯片速度之戰(zhàn)要畫上休之符了。不過相對(duì)的，這些新技術(shù)將會(huì)提升芯片的能耗比，對(duì)于目前電腦的先導(dǎo)用途，如云計(jì)算，移動(dòng)設(shè)備和機(jī)器人學(xué)等等而言，它們的重要性不言而喻。
摩爾定律的盡頭？
自從1965年由英特爾的聯(lián)合創(chuàng)始人Gordon Moore提出之后，芯片工業(yè)已經(jīng)被「摩爾定律」統(tǒng)治多年了，并且摩爾定律成為了計(jì)算機(jī)快速持續(xù)發(fā)展的最貼切的形容。當(dāng)時(shí)Moore提出，公司每?jī)赡甓急仨氃谟邢薜募榷▍^(qū)域內(nèi)倍增晶體管的數(shù)量，才能使得芯片性能得到不錯(cuò)提升，而成本不會(huì)超出控制。英特爾和其他的處理器廠商不斷地產(chǎn)出更小，更便宜的硅晶管來保持這個(gè)預(yù)言持續(xù)有效。
與此同時(shí)，晶體管變得更加高能效。結(jié)合其他的那些潮流，使得我們能夠發(fā)展出超級(jí)電腦和筆記本電腦，智能手機(jī)以及無(wú)人駕駛車。Holt表示他們將會(huì)在接下來的兩代中，繼續(xù)保持目前發(fā)展?fàn)顟B(tài)。到那時(shí)，硅晶體管將會(huì)只有7納米大小了。
Holt提及的兩種技術(shù)中，隧道晶體管更有可能完成這個(gè)任務(wù)。雖然美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA），工業(yè)財(cái)團(tuán)半導(dǎo)體研究公司為這個(gè)設(shè)備設(shè)了研究基金，但目前它距離商業(yè)化還有很遠(yuǎn)的距離。
自旋電子設(shè)備已經(jīng)接近商業(yè)生產(chǎn)的階段了，很有可能明年就能在市場(chǎng)上見著它的成品了。加州大學(xué)洛杉磯校區(qū)專攻自旋電子學(xué)的一名電子工程師Kang Wang表示，Holt的評(píng)論與他自己的預(yù)期相符，自旋電子技術(shù)將會(huì)在接下來幾年內(nèi)的低性能記憶芯片中問世，也許也會(huì)出現(xiàn)在高性能的顯卡上出現(xiàn)。
舉例說明，東芝去年宣布它開發(fā)出了一種實(shí)驗(yàn)性的自旋電子儲(chǔ)存陣列，據(jù)說它要比SRAM（一種高速儲(chǔ)存）能耗要減少80%。
任重而道遠(yuǎn)
然而，在隧道晶體管和自旋電子技術(shù)背后都有一個(gè)不爭(zhēng)的缺陷，它們都需要英特爾重新訂制生產(chǎn)線?？s小硅晶體管體積使得摩爾定律得以存活，也使得連續(xù)幾代的芯片變得既強(qiáng)大又不那么地高能耗。這兩項(xiàng)新技術(shù)在芯片速度方面甚至不及硅晶體管，甚至?xí)麥p芯片的運(yùn)行速度，但卻可以在能耗控制上面帶來顯著的提升。
這也許暗示著我們熟知的摩爾定律將會(huì)走到頭，對(duì)于現(xiàn)在的電腦而言，更為重要的是提升能耗比，而不是單純的計(jì)算能力。
尤其是當(dāng)我們朝著物聯(lián)網(wǎng)方向看齊之時(shí)，焦點(diǎn)就會(huì)從運(yùn)算速度的提升轉(zhuǎn)移到降低能耗之上了。Holt表示。能耗是計(jì)算機(jī)發(fā)展中的重要問題。由Google、Amazon、Facebook和其他公司運(yùn)營(yíng)的碳足跡數(shù)據(jù)中心已經(jīng)發(fā)出了警報(bào)。連接家庭，商業(yè)和工業(yè)設(shè)備的芯片也需要做到低功耗運(yùn)行，以減少碳排放。