CPU性能已到瓶颈 Intel着眼未来新品

    电脑一直都是朝着更快更强的方向前进。然而，硅晶体管的潜力始终有限，而各类电子设备朝着小型化的方向演进，我们需要的也许不是一块强劲的计算芯片，而是能够合理控制功耗的。面对这样的趋势，芯片大厂们将会如何决策呢？

    作为世界上最大的芯片制造商，Intel正在为电脑行业下半个世纪的持续发展做准备。

芯片的新技术

    Intel的领头人William Holt表示，为了让芯片行业继续进步，从这周开始他们将会采用全新的技术。

    Holt说，即使新技术必须在接下来的四到五年内正式服役，Intel也尚不知道哪一种芯片技术会被正式接受。

    但他的确指出了两位可能的候选人：一种是被熟知为隧道晶体管的设备，以及名为自旋电子学的技术。这两种技术将会给芯片设计和制造上带来重大改变，并且将会和硅晶体管一起使用。

    然而，Holt提出的这项新技术将不会给硅晶体管带来任何运行速度上的提升，这意味着过去一直以来业界的芯片速度之战要画上休之符了。

    不过相对的，这些新技术将会提升芯片的能耗比，对于目前电脑的先导用途，如云计算，移动设备和机器人学等等而言，它们的重要性不言而喻。

    “我们将会见证主流的变迁，”在旧金山举行的国际固态电路研讨会上Holt说道，“这项新技术将会从根本上与众不同。”

摩尔定律的尽头？

    自从1965年由Intel的联合创始人GordonMoore提出之后，芯片工业已经被“摩尔定律”统治多年了，并且摩尔定律成为了计算机快速持续发展的最贴切的形容。

    当时Moore提出，公司每两年年都必须在有限的既定区域内倍增晶体管的数量，才能使得芯片性能得到不错提升，而成本不会超出控制。Intel和其他的处理器厂商不断地产出更小，更便宜的硅晶管来保持这个预言持续有效。

    与此同时，晶体管变得更加高能效。结合其他的那些潮流，使得我们能够发展出超级电脑和笔记本电脑，智能手机以及无人驾驶车。

    Holt表示他们将会在接下来的两代中，继续保持目前发展状态。到那时，硅晶体管将会只有7纳米大小了。

    Holt提及的两种技术中，隧道晶体管更有可能完成这个任务。虽然美国国防部高级研究计划局（DARPA），工业财团半导体研究公司为这个设备设了研究基金，但目前它距离商业化还有很远的距离。

    自旋电子设备已经接近商业生产的阶段了，很有可能明年就能在市场上见着它的成品了。加州大学洛杉矶校区专攻自旋电子学的一名电子工程师KangWang表示，Holt的评论与他自己的预期相符，自旋电子技术将会在接下来几年内的低性能记忆芯片中问世，也许也会出现在高性能的显卡上出现。

    举例说明，东芝去年宣布它开发出了一种实验性的自旋电子储存阵列，据说它要比SRAM（一种高速储存）能耗要减少80%。

任重而道远

    然而，在隧道晶体管和自旋电子技术背后都有一个不争的缺陷，它们都需要Intel重新订制生产线。缩小硅晶体管体积使得摩尔定律得以存活，也使得连续几代的芯片变得既强大又不那么地高能耗。这两项新技术在芯片速度方面甚至不及硅晶体管，甚至会消减芯片的运行速度，但却可以在能耗控制上面带来显著的提升。

    这也许暗示着我们熟知的摩尔定律将会走到头，对于现在的电脑而言，更为重要的是提升能耗比，而不是单纯的计算能力。

    “尤其是当我们朝着物联网方向看齐之时，焦点就会从运算速度的提升转移到降低能耗之上了。”Holt表示。能耗是计算机发展中的重要问题。由Google、Amazon、Facebook和其他公司运营的碳足迹数据中心已经发出了警报。连接家庭，商业和工业设备的芯片也需要做到低功耗运行，以减少碳排放。■