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[其他前沿技术展望]
乐观的看,摩尔定律可以继续推进10年或者更久。但以光刻工艺为代表的硅半导体技术即将面临发展的极限,摩尔也表示:“类似摩尔定律的法则不可能永远持续下去。现在芯片的体积已经非常细小。我们已经接近原子的体积,这也就是摩尔定律终结的时候。我认为摩尔定律的有效期可能还会持续10到20年。”
同时摩尔表示,即使摩尔定律失效,芯片业仍将有着良好的市场发展前景。摩尔说:“到那个时候,我们可以制造出体积更大一些的芯片,然后利用其它新技术发明,以提高芯片的整体处理能力。”他表示将不再做出任何预测,因为自己已不再处于技术开发前沿的位置。
那么未来在摩尔定律的尽头,我们该如何突破呢。
1单分子纳米管
IBM公司的T.J. WatsonWatson研究中心正在开发一款试验IC,其不同之处在于使用单分子纳米管作为组成环路振荡器的五个类似CMOS反相器的通用沟道。据称,该款全集成器件比其它实验室开发的最快的基于纳米管的电路还要快400,000倍,可以作为将纳米晶体管集成到CMOS芯片生产的未来蓝图。
2有机和生物半导体晶体管
美国加州大学伯克利分校的研究人员已开发成功由有机半导体制成的嗅觉传感器。其能准确分辨乙醇和醋酸,因此可用于葡萄酒的品质管理。芬兰飞利浦公司利用有机晶体管制成在13.56MHz频段工作的电子标签,其中使用了1938个有机晶体管。
日本东京大学和神户大学合作开发出采用有机晶体管的SRAM存储器。通过控制有机晶体管的背栅(back gate),可补偿性能的降低并提高工作速度和可靠性。该存储器配合离子导电的聚合式制动器可用于平板显示器。
目前利用蛋白质制作平板显示器所用的薄膜晶体管和利用DNA制作传感器等生物半导体技术异军突起。进而,融生物技术与纳米技术于一体,将其应用于电子领域的“纳米生物技术”的应用也日益受到关注。
3多核芯片方案
多核的出现为处理器提高性能提供新的出路。采用双核和多核结构后,可适当降低微处理器的工作速度,即时钟频率。另外可通过加大栅极长度和采用更高的阈值降低器件的漏电流。
目前多核结构分为两种,一种是对称式的,另一种是非对称的。对称的双核结构,可将双核的外部总线连在一起。而非对称的是将各核总线通过环路进行连接。前者的代表为Intel的双核处理器,后者的代表为IBM的Cell处理器。
2006年4月IBM和拉波特公司已推出256核的多核处理器,其单核处理器仅处理8位数据,主频为125MHz,功耗不足1W。日本东京大学发布过一款GRAPE-DR处理器及芯片组。GRAPE-DR为一颗数字协处理器,有512个核,晶体管数约为3亿个。512核的GRAPE-DR处理器在实验中达到500MHz与每秒5120亿次浮点(512Gflops)的运算能力,最大功耗60W,每消耗1W电力可得到8.5Gflops的运算效果。
还有很多类似的方案在实验室中进行,这些产品距实用器件推向市场尚需一段时间,不过相信随着技术的发展未来将有相应产品面市。
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