过去四十年,摩尔定律一直在准确描画着计算机技术成长的轨迹,不过最近几年,这一铁律似乎面临失效的危险。
业界已有专家预计,芯片性能的增长速度将在今后几年趋缓,这其中的制约因素,从技术上看,就是随着硅片上线路密度的增加,其复杂性和差错率也将呈指数增长,纳米级芯片由此走向技术极限,摩尔定律也将随之走到尽头。
实际上,摩尔定律的提出者——英特尔创始人之一戈登·摩尔,在提出摩尔定律时,也未对计算机领域的发展速度过分乐观。在戈登·摩尔的定律中,电脑性能翻番的时间间隔是二十四个月,以致后来者将这一时间间隔定义为十八个月时,戈登·摩尔还曾提出了异议。近几年计算机技术所遭遇的技术瓶颈,也验证了摩尔当初的担忧。
我们通常所知的摩尔定律,真的要破灭了吗?
三大技术助力突围
信息时代的一切都是建立在硅这一元素的基础之上的,但是随着时间的推移,硅在很多方面都已跟不上潮流。而碳纳米管则被视为最有可能替代硅的新材料,斯坦福大学的电子工程教授Subhasish曾预言,碳纳米管不但可以用于制造更小的晶体管,还有可能让晶体管的性能进一步提升。
现在,IBM碳纳米管芯片制造技术已经取得了重大突破,这一突破被认为是在下个十年中拯救摩尔定律的希望之一。
IBM在T.J.Watson研究中心的科研团队成功将碳纳米管簇摆放在硅晶片上,做出了包含一万多个晶体管的硅-碳纳米管复合芯片。来自这个科研团队的科学家表示,一旦这种技术的制造工艺有了良好的优化,未来芯片的计算速度和承载的晶体管数目都会有显著提升。
“这些设备的表现要远超出其他材料做成的处理器,”IBM物理科学主管Supratik说,“模拟显示,用碳纳米管做成的芯片要比传统的硅芯片速度高出5倍之多。”
除了有所突破的碳纳米管技术外,还有两种材料也有望成为摩尔定律的拯救者,它们是石墨烯和一种标准硅晶体管的变体——隧道场效应晶体管,这两种新材料也正在被科学家用来突破半导体技术的瓶颈。
不管这些研究是否能最终拯救摩尔定律,摩尔定律依然是人类不断进步的最好见证者。CyberCash总裁丹·林启曾经说过:“摩尔定律,实际上是关于人类创造力的定律,而非物理学定律。”