英特尔:你愿意牺牲性能换续航吗?

英特尔:你愿意牺牲性能换续航吗?

编者注: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?


本文编译自 MIT Technology Review,图片来源于海洛创意。

作为世界上最大的芯片制造商,英特尔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

英特尔的领头人 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,英特尔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。

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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 年由英特尔的联合创始人 Gordon Moore 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。英特尔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。

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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 Kang Wang 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,它们都需要英特尔重新订制生产线。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。

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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。


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