让芯片变得更小

    自从进入计算机时代，芯片就拟变得越来越小。英特尔公司目前可以制造出22纳米宽的晶体管，并且计划于明年推14纳米宽的晶体管。不久前，IBM公司宣布了一项计划，准备在五年的时间内拨款30亿美元来进行芯片研究——他们希望能够开发出非传统性技术替代硅芯片。

    乔治亚理工大学的计算机科学家汤姆·康特说：“从根本上来讲，7纳米的晶体管就相当于大型原子的大小，其中会存在许多未知的、无法控制的量子效应。因此，芯片制造商无法保证其功能的可靠性。”

    从大体上来讲，摩尔定律是正确的——几十年以来，人们一直在增加芯片中的晶体管数量。从1994年到1998年，最大CPU时钟速度上升幅度为300%；在2007年至2011年之间，CPU时钟速度仅仅提高了33%。

    康特预测：“硅材料的日子屈指可数了。在我们遇到的处境中，我们需要退一步，重新考虑一下该如何设计计算机。”

    IBM公司好像同意康特的意见，公司最近的几则公告中列举了好几种可以为芯片开发带来突破的新技术，这些新技术各有不同，既可以使芯片变得更小，又可以使芯片更加高效、更加可靠。

    一种新技术是量子计算，其目的就是要提高计算机的运算能力。传统的信息单位只有0或1两个数值，而量子位既可以保留0或1两个数值，也可以两者同时保留，这样使系统能够同时处理数百万条运算。

    另外一项新技术是神经突触计算。康特说，神经突触计算所利用的电路是以我们在大脑中看到的结构为基础的。其主旨是使计算机模拟神经系统擅长处理的某些过程，如图案检测等。纳米光子学（也叫硅光子学）是利用光脉冲来处理信息的，而不是使用电信号来处理的。

    除了硅材料，目前的芯片结构也可能仍然保持原样。碳纳米管为单原子碳薄片卷成管子，据报道这样的管子运行起来要比硅材料快10倍，可以简便地替代晶体管材料。然而，所有这些技术都尚未经历足够的测试。

    不过，一些专家对于硅会被淘汰的说法持有强烈的怀疑态度。

    “对于量子之类的东西，我连一块钱的赌注都不会押的。”麻省理工学院的计算机科学家斯里尼·戴瓦达斯说，“这类东西听起来那么不现实。”他相信，在可行性方面，碳纳米管和纳米光子学在不久的将来也不会与硅形成竞争。一旦我们达到了7纳米之后，晶体管的小型化进程很可能将会大大地减缓下来。