當晶片的工藝製程突破物理極限之後,人類該怎樣尋求新的晶片製造技術?

零維立方體


以前的觀點普遍認為7nm是硅材料芯片的物理極限,摩爾定律終於是觸碰到了天花板。不過這兩年7納米都已經投入生產了,5納米工藝也在半導體工廠準備中。計劃可以在2020年面世。

硅材料芯片的物理極限是5納米,如果超過5納米這個界限就會發生“量子隧穿效應”的量子力學現象發生,一系列過程後最終讓電子失控導致晶體管無法關閉。晶體管無法關閉對芯片來說是什麼概念?

至於再高級的芯片製造工藝則是美國的勞倫斯伯克利國家實驗室宣佈採用碳納米管複合材料可以將芯片製造工藝縮緊到1nm,這是打破了芯片5納米物理極限?

打破芯片物理極限的1納米工藝是兩種新採用的材料運用讓其變成有效事實。這兩種材料是二硫化鉬和碳納米管。

1納米工藝主要半導體材料從硅變成了二硫化鉬。不同於硅,流過二硫化鉬的電子變重,在門電路長度在1納米時也能對晶體管內的電流進行控制。

另一方面因為採用二硫化鉬做為半導體材料,但光刻技術還跟不上相應水平,所以實驗室團隊採用空心圓柱管直徑只有1納米的碳納米管。這種碳納米管和二硫化鉬製成的柵極正好可以有效控制電子,避免“量子隧穿效應”發生。

目前1納米工藝還在實驗室理論驗證的過程中。真要到1納米大規模實際應用後轉到更小的製造工藝埃米上,估計我家娃都大學畢業了。嗯,今年我家娃上小學一年級。

在科學家那大容量腦洞中,還存在著另一種用於實現計算的芯片來代替硅芯片,這種芯片就是量子芯片,實現的計算方式正是量子計算。

量子計算是基於量子力學的規律進行調控量子信息單元計算的計算模式。由於量子力學具有疊加特性,科學家普遍認為量子計算要快於傳統計算機。

事實上量子計算概念從上世紀80年代初期提出至今,世界各地的政府、科研機構對量子計算機的研究已經取得了很大的進展。也出現了使用量子特性技術的科技,比如我國用於量子科學實驗的衛星---墨子號。

科學家的腦洞自然不止於量子計算技術,現今科技界還存在一種另闢奇徑的計算方式,AI計算。

目前科技打造的AI芯片僅僅是進行一些輔助工作的超弱人工智能芯片。按照AI等級劃分來看,AI芯片還得歷經弱再到強的過程。在AI芯片發展到一定程度的時候完全可以做到妹仔大過主人婆來替代傳統計算。具有強邏輯性和強分析性的高級AI芯片,其計算能力無需質疑也無可取代。

和原始人使用工具推動社會進化一樣。或許,當今人類未來科技的發展也離不開AI計算。


阿呵IT數碼


量子計算是下一個尺度的可能發展方向,另外對現有計算機原理的革新,新計算理論的開闢也是一個方向。比如量子計算機,光計算機,生物計算機,都已經是新的體系了,並行快速,智能這就是將來的發展方向!但是那個最先技術突破,獲得實際應用還不知道。


分享到:


相關文章: