都柏林的技术中心被称为“硅码头”,但这里的硅不是指非金属元素,而是新的计算机技术材料。

它的名字始于硅谷,后来被称为“硅山”,最后演变成现在的硅港。尽管硅可能和时间一样古老,但它仍然是一种非常重要的材料,因为它作为计算机材料已经使用了半个世纪。

科技世界的事物正在迅速变化,毁灭的速度也在加快。所以用“硅”来命名一个地方是不是太短视了?诚然,硅谷是信息产业的圣地,但当这种材料被淘汰时,会发生什么呢?难道所有的山谷、山脉和港口都无法在突如其来的变化中找到出路吗?

摩尔定律之死?

这听起来可能很傻,但是随着摩尔定律的放缓,硅在计算机芯片制造中的垄断地位可能确实会下降。

摩尔定律是英特尔联合创始人戈登·摩尔在1965年观察后提出的理论。他预测,在计算机硬件的历史上,集成电路中三极管的数量可能每两年翻一番。高纯硅是集成电路的重要消耗品。爱尔兰国立大学工程学院的Fearghal Morgan博士说:“这将继续提高芯片性能。”

换句话说,集成电路中的三极管越多,技术创新就越多,计算机的运行就越快越好,从而使性能越来越强。我们经常在日常科技产品中看到这种现象,但是现在它的速度已经慢了下来。

目前,三极管的密度仍在增加,但速度已经减慢。根据一份研究报告,1990年,三碘甲烷的数量每18个月增加一倍,2015年仅增加了一倍。也许随着一代人的过去,三齿鱼的密度可能会在36个月内降低一倍,并最终完全停止。

我们无法准确预测它何时会发生,但有人预测它将在2030年小到5纳米(约10个硅原子)时停止。

摩根说:“这个结果是由于对现代高密度芯片需求的增加和散热的需要。有一个词叫做“黑硅”,意思是由于功耗的原因,所有的电路不能同时运行。这有点像带散热器的超级运行,无法在最大速度下冷却发动机。”

正如《黑客攻击Xbox:逆向工程导论》一书的作者安德鲁·黄(Andrew Huang)所说:“在可预见的未来,明年你将无法买到更好的电脑。你明年购买的u盘的价格与存储数据的价格相同。你不会期待下一款功能更强大的手机。”

机会

当然,认为一个强大且有利可图的硅芯片制造最终只能等死的想法是幼稚的。这也是一个带来真正创新的机会,尤其是当行业和学术界之间的联系日益紧密的时候。所以现在是工程师的竞争,他们必须想出符合摩尔定律的改进方法,甚至取代它。摩根说:“公司和研究人员一直在寻找跟踪摩尔定律的其他解决方案,比如并行系统。英特尔的多核技术指向多个处理器,每个处理器同时运行,并在需要时与其他处理器通信。程序员现在更多地考虑和使用并行代码,而不是用一个处理器一步一步地完成每个任务。这变成了一种复杂的风格。”

德克萨斯高级计算中心(TACC)的高性能计算主管比尔·巴特认为,芯片开发中最大的问题是经济问题。他说:“每个人都在努力寻找制造计算机芯片的最便宜的方法,并使用低功耗使计算机运行得更快。这是过去50年硅研究的目标,并将继续下去。一些研究不仅限于硅,还包括石墨烯等其他材料。在过去的几年里,我们看到了计算机芯片的许多进步,所以这只是硬件制造商的又一个机会。但这也是有代价的。为了制造更好的芯片,制造商必须投资于战略研发。”

选择

谁/什么会拯救我们?纳米技术可能会引入一些新的令人兴奋的高性能东西,一些低功耗和更小的设备。

除了石墨烯,硅还有几个潜在的替代品。例如,美国西南研究所研究了两种新材料:激子凝聚和半导体自旋电子学。

另一个试图追踪摩尔定律的先驱团队是将单个硅从单个封装芯片中分离出来,并在三维空间中堆叠起来。半导体制造公司将不同类型的芯片制造技术结合起来,在单个芯片上构建一个完整的系统,而在过去,这需要几个独立的芯片来制造。

硅的未来是不确定的,所以也许爱尔兰公司应该考虑将“硅端口”改为一个更灵活的名称,比如某某端口,这样当现代技术突然心血来潮发现它时,就可以直接插入并使用一种新的元素。