世界上最大的芯片制造商英特尔正准备针对已经持续计算超过50年的技术进行变革。领导公司技术和制造团队的威廉·霍尔特(William Holt)近日表示，为使得芯片精益求精，英特尔将很快开始使用全新技术。

霍尔特表示，即使在四、五年内就很可能会投入使用，但英特尔目前还不知道将采取何种新型芯片技术。他指出两种候选方案：名为隧穿晶体管(Tunneling Transistors)的设备和名为自旋电子(Spintronics)的技术。都需要在芯片设计和制造方面作出重大改变，并且可能使用硅晶体管。

然而，霍尔特引用的新型技术针对硅晶体管不具备速度优势，这表明芯片可能停止科技行业惯有的速度增长。然而，新技术将提高芯片的能源效率，这对当前许多尖端计算应用至关重要，比如云计算，移动设备和机器人。

“我们将会看到重大转变，”霍尔特在旧金山国际固态电路会议上说。“新技术将完全不同。”

英特尔处理器

芯片行业数十年来始终服从由英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)在1965年制定的摩尔定律，已成为计算机功能持续、快速进步的标志。摩尔建议公司每两年将芯片给定面积上的晶体管数量加倍，制造性能更好的芯片，且成本可控。英特尔和其他公司按部就班地生产出具有更多、更小和更便宜的硅晶体管的处理器。同时，晶体管变得更加节能。在这样的趋势下，开发出超级计算机、笔记本电脑、智能手机和自动驾驶汽车。

霍尔特说，他们将在四或五年内继续更新两代，届时硅晶体管的尺寸将仅为7纳米。

霍尔特提到的可能填补这一空白的两种技术之一的隧穿晶体管，似乎远离商业化，尽管美国国防部先进研究项目局(DARPA)和行业协会半导体研究公司资助设备研究。他们利用损害传统晶体管性能的电子量子力学特性，但在晶体管尺寸越来越小的情况下，这已成为问题。

英特尔处理器的电路

自旋电子元件更接近商业生产，甚至可能在明年投入市场。自旋电子也被称为磁电子，它利用电子的自旋和磁矩，使固体器件中除电荷输运外，还加入电子的自旋和磁矩。研究自旋电子的加利福尼亚大学洛杉矶分校电气工程师Kang Wang说，霍尔特的言论符合自己的预期，明年自旋电子将出现在部分低功耗内存芯片或高性能显卡中。

例如，东芝公司去年宣布开发出实验性的自旋电子存储器阵列，相比高速内存SRAM 节省80%的电力。

然而，隧穿晶体管和自旋电子都有缺点，事实上它们需要英特尔制造流程的整体再造工程。减少硅晶体管维持摩尔定律使得一代又一代的芯片更强大和更节能，但这两种新型技术不具备硅晶体管的数据处理速度。“我们可以进行的最佳纯技术改进将降低功耗同时降低速度，”霍尔特说。

这表明，正如我们所知，摩尔定律可能成为历史。但霍尔特说，针对当前计算机，更重要的是持续提高能源效率，而非原始计算能力。

“尤其针对物联网，重点将从速度提升转移至显著减少能耗，”霍尔特说。针对计算范围，功耗是个问题。谷歌、亚马逊、脸书等公司运营的数据中心的碳足迹正在以惊人的速度增长。同时，从烤面包机到汽车，将更多家用、商务、行业设备连接至互联网所需要的芯片，也需要尽可能地减少能耗。

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