一颗微型芯片如何巧妙融合一万亿个极小晶体管
回顾自1947年晶体管诞生至今,人类已实现了前所未有的技术飞跃。随着时间的推移,我们对晶体管的依赖日益增长,它们不仅改变了我们的生活方式,还开启了新的科学和工业革命。但是,晶体管本身的发展也面临瓶颈,摩尔定律放缓,这让我们不得不思考如何继续延续这一伟大成就。
为了纪念晶体管发明75周年,IEEE电子器件分会组织了一场盛大的活动。在此活动中,Fin-FET之父胡正明教授回顾了过去,并且提出了一个肯定的答案:我们确实需要新的晶体管。他给出了三个理由来支持这一观点:
首先,我们已经掌握了从未想象到的新能力,如计算与高速通信、互联网、智能手机等;其次,不同于其他技术半导体技术能够不断缩小尺寸并节约材料使用,同时保持高效率;最后,从理论上讲,我们仍然可以减少信息处理所需能量到今天水平的一千分之一以下,而现有大多数技术已达到理论极限。
胡正明教授相信,在应对全球变暖和气候变化方面,晶体管将扮演关键角色,因此我们需要更强大的工具来应对这些挑战。
尽管研发新的晶体管面临经济和技术上的困难,但业界正在采取措施克服这些障碍。比如采用3D CMOS结构的环栅(GAA)制造新型晶体管,以及利用非硅材料如过渡金属硫化物作为通道材料以改善性能。此外,3D封装技术也有望进一步提升单个设备中的晶体 pipe 数量。
英特尔在这方面取得了一些进展,他们预测到2023年至2030年期间,每个设备中的晶片数量将翻一番,即从1万亿个转为1万亿个。要实现这个目标,他们必须持续投入研发并尝试更多可行的解决方案。
当一颗芯片能够容纳1万亿个时,我们世界又会怎样?这仍然是一个未知的问题,但一个事实是,无论未来如何发展,对于创造出更小,更快、更节能、高效的计算设备,这一切都将成为可能。如果英特尔等行业领导者能够成功实现这一目标,那么它们无疑将再次重塑我们的世界。