aihot  2017-05-11 06:38:25  智能硬件 |   查看评论   

 电子或光子

在你打赌外面的计算限制之前阅读这个。
 
芯片技术突变的大趋势和每一代新的芯片立即陈述最新的最先进的版本。 英特尔的新Pentium将数百万个晶体管封装在单个芯片上,将您的计算机转变为许多主机的竞争对手。 如果汽车技术在过去20年里以类似的速度发展,你的汽车每小时将行驶50万英里,获得100万英里的加仑,并且只花费了1000美元。

但是在奔腾之后有生活吗?尽管进化速度令人眩晕,芯片技术可能会进入硅墙。半导体电路目前包括微小的贵金属线,一些小至1微米宽,这是百万分之一米。但是,当前的技术可能正在接近0.25微米的屏障,这将难以克服。当使用传统的设计和制造技术时,这种势垒将限制可以放置在单个芯片上的晶体管的数量。
 
超级芯片的突破是迫在眉睫,但是,并承诺提供所有数字化的人们持续的节奏的令人难以置信的技术治疗。此外,超级芯片将做的更多的提高速度;他们将打开新的计算(和存在)的可能性,如多媒体创作(音频和视频),语音识别,以模拟各种硬件设备。调制解调器,传真调制解调器,网卡,声卡和视频卡可能会违反滑动规则的方式。
 
两个趋势支持这种持续快速演变的预测:首先,芯片的祖父戈登·摩尔(Gordon Moore)在1975年预测,晶体管的最大可能数量 - 计算机芯片的基本构建块 - 将每两年翻一番。他的说法在当时被人嘲笑,但事实证明几乎是正确的:每个芯片的晶体管数量每年增加约40%。

 

其次,通过使晶体管更小,可以使芯片运行更快,同时使用更少的功率。芯片上的晶体管数量的这种增加已经将操作速度提高到超音速水平。今天最密集的CPU芯片(时钟频率高达100MHz,具有32位数据路径)每个芯片只包含几百万个晶体管,运行速度接近每秒100万条指令。即使在当前技术的限制之内,2000年可以为我们带来500-Mhz,64位芯片包装超过1亿个晶体管,每秒可以巡航超过20亿条指令。
 
RAM,计算机内存的基本组件,将会经历类似的容量增长。半导体制造商声称,他们将能够在未来10年内生产千兆(10亿位)RAM芯片。相比之下,今天的RAM芯片最近刚刚达到了16兆位或1600万位的水平。 (有趣的是,其中一个制造商还预测,到2000年,大多数RAM将进入HDTV集而不是传统计算机。)
 
但即使这些估计可能是保守的。一个短期突破的目标是开发一个新品种的超级芯片,将几个单独的芯片集成到一个包中。该技术可以用于创建多层3-D芯片或多芯片模块。
 
多层方法将芯片堆叠在彼此之上。这种类型的3-D立方体配置以相对低的成本提供对称多处理。例如,通过在单个芯片中堆叠四个100-MHz处理器来获得400-MHz性能水平要比生产单个400-MHz处理器更便宜 - 这是目前技术无法完成的。
 
多芯片模块技术将各种不同的芯片融合成单个封装。该技术可以通过将诸如RAM,视频和输入/输出(I / O)支持之类的项目放置在与处理器相同的芯片封装中,绕过计算机的主板电路或扩展总线施加的任何减速,从而有助于消除系统性能的瓶颈。
 
一种更激进的芯片开发方法认为抛弃电子学有利于光子学 - 一种基于使用光子的基本光粒子的技术。数字光子处理器已经被AT&T的贝尔实验室的科学家证明,但商业应用还有很多年。 AT&T的实验光子处理器使用世界上最小的激光器通过由许多微观透镜和蚀刻成石英的镜子组成的芯片发射光。
 
光子处理器在几个方面暴露电子芯片。最重要的是,光可以携带比电更多的信息,更快。 AT&T科学家估计,光子处理器将处理的信息数量是当今最强大的超级计算机的1000倍以上。

并且因为光束可以穿过彼此而不影响光束的物理或路径,所以它们可以比电子电路更紧密地包装。如果光子处理器变得可用,与可能高达10,000位宽的光子数据总线相比,今天的16位或32位总线的想法将显得古怪。
 
使用光子处理器,人们还可以扩展芯片的数据路径的功能 - 一个非常重要的功能。未来系统的最大性能瓶颈不是处理器的速度,而是芯片上和芯片外获取信息的速度。使用光处理器,计算机可以具有光背板,该光背板提供超过1,000个I / O通道,每个以大于每秒千兆比特的速度运行,与标准个人计算机总线的5兆字节每秒速度相比。
 
为了在芯片技术方面取得重大突破,预计将在量子力学电子学方面取得重大突破,这将为使芯片飞行提供真正的潜力。量子力学是处理构成原子的微小粒子的物理学的分支。量子力学的电子学部分利用了亚原子粒子的独特性质,其可以比现代芯片制造中使用的贵金属电路密度高千倍。通过操纵亚原子粒子,设计师希望创建太比特(一万亿位)RAM芯片以及太赫兹处理器。
 
为了建立量子电子芯片,科学家们正在开发纳米技术,一个从单个原子创造微小机器的过程。这些“分子机器”将能够操纵其他原子和粒子,创造几乎任何可想象的:从其他分子机器到量子芯片,新的化学品,或微小的赢咖4,可以漫游在我们的身体内对抗疾病,或许通过重新编程我们的脱氧核糖核酸。加入到芯片技术中,这些分子机器将使计算机用户有一天能达到“对人无测量”的水平。
 

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