从半导体市场对2015年预测了解到,4300亿美元的市场需求驱使芯片商不停的改进计算性能,而类似SiGe(硅锗混合)、InP(磷化铟)及GaN(磷化镓)这些基于高成本的化合替代物不断被尝试,但由于相比原来的硅,并不符合更小、更快、更便宜的制造标准。
另一些替代方案仍然基于R&D模式,但还没有事实案例证明该模式的可用性。更重要的是,这些技术中大部分都需要在设计和软件上优化和改变,甚至还需要重组现有的生产设备,由此该方案显然不符合低成本的需求而进行生产制造。
硅晶体管达极限欲说再见?
传统的晶体管是由硅制成,然而2011年来硅晶体管已接近了原子等级,达到了物理极限,由于这种物质的自然属性,硅晶体管的运行速度和性能难有突破性发展。2012年10月IBM科学家宣称,最新研制的碳纳米管芯片符合了“摩尔定律”周期,依据摩尔定律,计算机芯片每18个月集成度翻番,价格减半。
摩尔定律硅晶体管
笔者感觉尽管硅晶体管达到物理极限,但硅在单芯片上已经证实了整合电子学和光学的可能,研究机构可以将高性能电子原件整合到一个类似硅的密度,通过这种整合对比当下混合方案在密度、可靠性、功耗上都存在巨大优势,而成本也明显低于其它方案。
此外,虽然量子计算仍处于初期阶段,但是通过一定技术或许有推动摩尔定律的可能,利用量子叠加及相关性能够实现未来计算机超高速并行计算;利用微观粒子的量子态纠缠、量子态的不可克隆的力学特性能够实现超高速的信息传递,实现不可破译、不可窃听的保密通信。
而量子计算的存储单元为量子比特,一个量子比特的状态是“一个二维复数空间的向量”,不是非此即彼的关系,而是可以连续地、叠加地存在。量子有着诸多的特性,但在摩尔定律年代,经典计算信息理论却认为量子不可能具有“信息机能”。
目前催化下一代技术革新的解决方案仍未确定,但是可以确定的是基于硅的时代随时都可能结束。到那时,预计各大半导体制造商对于摩尔定律有着新一轮的看法。