原创 摩尔定律失效后的3个出路

　　摩尔定律失效问题虽然并不新鲜，但IBM一位研究员卡尔·安德森(Carl Anderson)最近再次抛出此言论。摩尔定律即将失效。安德森以过往多个曾高速增长的行业为例，称每个行业的指数级增长最终都会走向终结。

　　安德森认为，研发方面的惊人费用将成为芯片晶体管继续增长的一个主要障碍。一般来说，芯片开发和制造动不动就耗费数十亿美元，负担得起的公司可谓少之又少。

　　如IBM的研发预算超过60亿美元，3000名以上工程师组成核心研发团队，还要多达10倍以上的工程技术人员。

　　目前的问题不是技术演进路标，而是芯片制造的产业现实，如今开工一家新的工厂需要投入30亿美元。

　　而芯片公司的财务健康与否取决于如何在每个晶圆(wafer)上制造更多的芯片，也就是降低每片裸片的成本。新的材料和设备的添置 让工厂成本在金融危机的当下难以承受。

　　Micron存储业务副主席Brian Shirley认为：“我们目前进入了这样一个时代，所有公司的技术正在接近光刻工艺的物理极限，所以挑战相比以往更加艰巨，目前，我们正在寻找能在3到5年内解决这个挑战的方法，那些研发看起来将会花费大量成本，且产业的压力也比以往更大。”

　　向物理极限挑战的研究和开发的不菲花费，让安德森相信，晶体管将有可能再继续保持一两代的指数级增长，但这只是就最尖端的芯片而言，例如多核心微处理器。但更多的设计师发现，日常的应用程序不需要最新的芯片设计。

　　事实上，从1997年，IBM“深蓝”超级计算机击败了国际象棋冠军卡斯帕罗夫，到十年后游戏领域的称霸，IBM在半导体芯片领域取得了大量专利，在绝缘硅(SOI)、高k金属门(high-k metal gate)、三维芯片堆叠(3D Chip Stacking)，以及空气缝(Airgap)等是IBM专利获取最密集的领域，而这也是巨额投入的结果。

　　而那些喜欢动画和打游戏的玩家，可能是推动芯片进步的最大动力。目前，IBM可谓是游戏机处理芯片的王者，截至3月，IBM作为任天堂的处理器供应商，为风靡世界的Wii游戏机提供了5000万个处理器。

　　这种芯片以IBM的Power架构为基础，采用了IBM的硅绝缘体技术。这种硅绝缘体技术可改善芯片性能和减少耗电量。基于IBM Power架构和硅绝缘体技术的微处理器可用于包括游戏、消费电子设备、网络、计算机存储和服务器等许多应用。

　　但IBM这种定制设计的高性能处理器，最受欢迎的还是在提供个人化和节能的游戏机领域。IBM还在为索尼PS3、微软的XBOX360游戏机等生产芯片。

　　芯片开发的未来会怎样？安德森认为，没了摩尔定律，还有三个出路：光学互联(optical interconnects)、3D芯片以及基于加速器的处理技术。

　　基于加速器的处理技术是时下热门的技术，除IBM之外，Nvidia、AMD旗下的ATI部门，正从这一方向提高科学计算和动画软件的运行速度。英特尔也将于今年末或明年初推出可以用作“加速器”的Larrabee芯片。而这些新技术的应用领域，游戏和动画是第一试验田。

　　在游戏领域取得成功后，IBM一直希望将自己的Cell芯片不仅仅用于游戏机，高性能处理Cell应用领域被延伸至石油探勘、气象模拟、生命科学等运算市场。

　　但影像处理能力成为越来越重要的指标。技术研究公司Clabby Analytics的分析师Joe Clabby表示，IBM在刀片基础架构上尝试不同类型的处理器架构来满足不同计算需求。而使用Cell处理器的刀片服务器最好的领域是获得有成像需求的用户诸如影像公司的青睐。世界范围内的影像数据处理需求仍会迅猛增长。