CPU性能已到瓶頸 Intel著眼未來新品

2025-05-16 23:22:08

    電腦一直都是朝著更快更強的方向前進。然而，矽電晶體的潛力始終有限，而各類電子設備朝著小型化的方向演進，我們需要的也許不是一塊強勁的計算晶片，而是能夠合理控制功耗的。面對這樣的趨勢，晶片大廠們將會如何決策呢？

    作為世界上最大的晶片製造商，Intel正在為電腦行業下半個世紀的持續發展做準備。

晶片的新技術

    Intel的領頭人William Holt表示，為了讓晶片行業繼續進步，從這周開始他們將會採用全新的技術。

    Holt說，即使新技術必須在接下來的四到五年內正式服役，Intel也尚不知道哪一種晶片技術會被正式接受。

    但他的確指出了兩位可能的候選人：一種是被熟知為隧道電晶體的設備，以及名為自旋電子學的技術。這兩種技術將會給晶片設計和製造上帶來重大改變，並且將會和矽電晶體一起使用。

    然而，Holt提出的這項新技術將不會給矽電晶體帶來任何運行速度上的提升，這意味著過去一直以來業界的晶片速度之戰要畫上休之符了。

    不過相對的，這些新技術將會提升晶片的能耗比，對於目前電腦的先導用途，如雲計算，行動裝置和機器人學等等而言，它們的重要性不言而喻。

    「我們將會見證主流的變遷，」在舊金山舉行的國際固態電路研討會上Holt說道，「這項新技術將會從根本上與眾不同。」

摩爾定律的盡頭？

    自從1965年由Intel的聯合創始人GordonMoore提出之後，晶片工業已經被「摩爾定律」統治多年了，並且摩爾定律成為了計算機快速持續發展的最貼切的形容。

    當時Moore提出，公司每兩年年都必須在有限的既定區域內倍增電晶體的數量，才能使得晶片性能得到不錯提升，而成本不會超出控制。Intel和其他的處理器廠商不斷地產出更小，更便宜的矽晶管來保持這個預言持續有效。

    與此同時，電晶體變得更加高能效。結合其他的那些潮流，使得我們能夠發展出超級電腦和筆記本電腦，智慧型手機以及無人駕駛車。

    Holt表示他們將會在接下來的兩代中，繼續保持目前發展狀態。到那時，矽電晶體將會只有7納米大小了。

    Holt提及的兩種技術中，隧道電晶體更有可能完成這個任務。雖然美國國防部高級研究計劃局（DARPA），工業財團半導體研究公司為這個設備設了研究基金，但目前它距離商業化還有很遠的距離。

    自旋電子設備已經接近商業生產的階段了，很有可能明年就能在市場上見著它的成品了。加州大學洛杉磯校區專攻自旋電子學的一名電子工程師KangWang表示，Holt的評論與他自己的預期相符，自旋電子技術將會在接下來幾年內的低性能記憶晶片中問世，也許也會出現在高性能的顯卡上出現。

    舉例說明，東芝去年宣布它開發出了一種實驗性的自旋電子儲存陣列，據說它要比SRAM（一種高速儲存）能耗要減少80%。

任重而道遠

    然而，在隧道電晶體和自旋電子技術背後都有一個不爭的缺陷，它們都需要Intel重新訂製生產線。縮小矽電晶體體積使得摩爾定律得以存活，也使得連續幾代的晶片變得既強大又不那麼地高能耗。這兩項新技術在晶片速度方面甚至不及矽電晶體，甚至會消減晶片的運行速度，但卻可以在能耗控制上面帶來顯著的提升。

    這也許暗示著我們熟知的摩爾定律將會走到頭，對於現在的電腦而言，更為重要的是提升能耗比，而不是單純的計算能力。

    「尤其是當我們朝著物聯網方向看齊之時，焦點就會從運算速度的提升轉移到降低能耗之上了。」Holt表示。能耗是計算機發展中的重要問題。由Google、Amazon、Facebook和其他公司運營的碳足跡數據中心已經發出了警報。連接家庭，商業和工業設備的晶片也需要做到低功耗運行，以減少碳排放。■