为了不让摩尔定律失效,该如何设计下一代芯片?

2014-03-23 14:10:52
电子工业专用设备 2014年2期
关键词:半导体芯片摩尔定律集成电路

49年过去了,开始有科学家提出摩尔定律即将失效——因为要使摩尔定律继续有效,制造工艺就会更复杂,该工艺高昂的成本超过了由此带来的问题,在更高的速度、更低的能耗和更低的成本三个因素中,芯片厂商只可选择其二。虽然制造工艺未来还有提升空间,但也将在15年后达到极限。

如果这一失效预测成真,整个IT产业都受到深远的影响,毕竟能将几十亿的晶体管集成到指甲大小的芯片上,并且只需区区几美元的价格,正是个人计算机、音乐播放器和智能手机得以蓬勃发展且不断更新换代的根源。不过,乐观的科学家和工程师们会告诉你:摩尔定律并未死亡,它只是正在进化。他们认为使用一种新型的纳米材料可以使集成电路的大小与单分子大小相当,因此使摩尔定律继续生效。那么这种新型的纳米材料会是什么样子的呢?一些半导体设计者正试图通过化学方法来使原始材料自行遵循一种半导体芯片上导线排列的模式,从而制造出一种可自行组装(selfassemble)的集成电路。科学家们相信将此种模式和纳米线、传统的芯片制造工艺结合在一起,将产生新一代的计算机芯片,使未来芯片的制造成本仍可以按摩尔定律所述的规律保持下降。

“这其中的关键点正在于‘自行组装’(selfassembly),”IBMAlmaden研究中心的科学技术主管ChandrasekharNarayan如是说,“现在我们得学会利用自然规律来为我们工作了,强行的外力干涉不再行得通,我们应当让事物本身来决定自身的演进。”

如果一切如Chandrasekhar所说,那么半导体制造工业就将从“硅材料”转而走向新式的“计算材料”,而硅谷的研究人员们正用超级计算机来尝试达成他们的设想。当这块土地不再生产半导体芯片转而生产新型的材料时,或许它将拥有了主导计算世界下一个十年的能力。

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