国产芯片如何实现精细化跨越
(选自《解码智能时代:刷新未来认知》第五章第二节)
作为一种集成电路板,芯片的出现给人类生活带来了质的飞跃,它在工业控制、数控采集、智能化仪表、办公自动化等诸多领域,得到了极为广泛的应用。
设计、制造和封测是芯片产品的三驾马车。设计相当于作家写书,制造相当于印刷,而封测则相当于装订。其中芯片的设计异常重要,一个路口红绿灯设置不合理,就可能导致大面积堵车,电子在芯片上同样如此。
除了技术难度之外,制约芯片发展的还有一个摩尔定律。英特尔的创始人之一戈登·摩尔有个著名的预测:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升40%。
目前,欧美芯片产业发展已经迈向新的高度,呈现出“精细化跨越”的发展趋势。
“精”是越来越智能。多年前,谷歌大脑为了学会识别猫脸,使用了1.6万个CPU核单元,跑了一个星期,机器才学会识别。可见,传统CPU芯片在进行人工智能处理时,速度实在太慢了。直到后来以CPU为核心的人工智能芯片问世,才解决了这个问题。
“精”是智能化,那什么又是“细”呢?今天的芯片量产工艺,已经能微缩到7纳米大小,一个红细胞的表面上就能放下400多万个芯片,包含4000兆个晶体管,集成了大量的信息。
不过值得注意的是,芯片的制程并不能无限制地缩小。当我们将电晶体缩小到20纳米左右时,就会遇到量子物理中难以稳定的问题——电晶体漏电现象,从而抵消了芯片缩小时获得的效益。另外,作为芯片理论基础的能带理论,只是一个近似理论,电子的行为仍然没法精确计算,这为芯片的未来发展埋下了巨大隐患。所以,人类还在寻找其他更前沿的替代方案。