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外媒报道,今天,沉寂已久的计算技术界迎来了一个大新闻。劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队打破了物理极限,将现有最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm。晶体管的制程大小一直是计算技术进步的硬指标。晶体管越小,同样体积的芯片上就能集成更多,这样一来处理器的性能和功耗都能会获得巨大进步。多年以来,技术的发展都在遵循摩尔定律,即当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。眼下,我们使用的主流芯片制程为14nm,而明年,整个业界就将开始向10nm制程发展。

不过放眼未来,摩尔定律开始有些失灵了,因为从芯片的制造来看,7nm就是物理极限。一旦晶体管大小低于这一数字,它们在物理形态上就会非常集中,以至于产生量子隧穿效应,为芯片制造带来巨大挑战。因此,业界普遍认为,想解决这一问题就必须突破现有的逻辑门电路设计,让电子能持续在各个逻辑门之间穿梭。

此前,英特尔等芯片巨头表示它们将寻找能替代硅的新原料来制作7nm晶体管,现在劳伦斯伯克利国家实验室走在了前面,它们的1nm晶体管由纳米碳管和二硫化钼(MoS2)制作而成。MoS2将担起原本半导体的职责,而纳米碳管则负责控制逻辑门中电子的流向。

眼下,这一研究还停留在初级阶段,毕竟在14nm的制程下,一个模具上就有超过10亿个晶体管,而要将晶体管缩小到1nm,大规模量产的困难有些过于巨大。

不过,这一研究依然具有非常重要的指导意义,新材料的发现未来将大大提升电脑的计算能力。


2016年10月08日

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