摩爾定律不死 硅時代轉(zhuǎn)向“計算材料時代”

據(jù)《紐約時報》報道，摩爾定律將死的說法在業(yè)界傳得沸沸揚揚，不過科學(xué)家稱，新材料的誕生將使得這條定律繼續(xù)有效，下一代計算機(jī)芯片借助新納米材料的使用集成度更高，制造成本也更低，有可能讓計算機(jī)芯片告別硅時代。

報道稱，1965年戈登·E·摩爾(GordonE.Moore)表示，大約每18個月，硅芯片上蝕刻的晶體管數(shù)量就會增加一倍。在那之后不久，評論家就開始預(yù)言“摩爾定律”主導(dǎo)的時代將慢慢終結(jié)。

最近，業(yè)界專家的警告越發(fā)明確：半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展正走向停滯，英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人摩爾博士的說法將要畫上句號。

倘若事實果真如此，計算機(jī)世界將遭受巨大沖擊。個人電腦、音樂播放器和智能手機(jī)的創(chuàng)新和晶體管成本的快速下降有直接關(guān)系。指甲大小的密布著數(shù)以十億計晶體管的硅片最低價格只有幾美元。

但是，持樂觀態(tài)度的科學(xué)家和工程師說，摩爾定律并沒有死，只不過它在進(jìn)化。他們認(rèn)為，借助一類新型納米材料，生產(chǎn)廠家有可能做出接近分子大小的電路。這類納米材料包括金屬、陶瓷、聚合或復(fù)合材料，它們有著自己特殊的結(jié)構(gòu)。

例如，半導(dǎo)體設(shè)計人員正研發(fā)一些化學(xué)工藝，以便讓這些材料在半導(dǎo)體晶片上形成極薄的電路圖案，實現(xiàn)“自組裝”(selfassemble)電路。科學(xué)家們認(rèn)為，將納米電路圖案和傳統(tǒng)的芯片制造技術(shù)結(jié)合起來，會產(chǎn)生一種新型的計算機(jī)芯片，它不僅讓摩爾定律繼續(xù)有效，而且也會降低芯片的制造成本。

“自組裝是關(guān)鍵，”加州圣何塞IBM阿爾馬登研究中心(AlmadenResearchCenter)的科技主管錢德拉塞卡爾·納拉揚(ChandrasekharNarayan)說。“你要借助自然的力量幫助你完成工作。蠻干行不通了，你必須跟自然合作，讓事情自然而然地發(fā)生。”

為了實現(xiàn)這一切，半導(dǎo)體制造商必須從硅時代向“計算材料時代”轉(zhuǎn)變。硅谷的研究人員正引領(lǐng)這個趨勢，他們通過功能強(qiáng)大的新型超級計算機(jī)模擬他們的預(yù)測。雖然硅谷不制造半導(dǎo)體芯片，但這里研發(fā)的新型材料有可能在未來十年讓計算機(jī)世界翻天地覆。

“材料對人類社會非常重要，”斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家張首晟說。他最近帶領(lǐng)一組研究人員設(shè)計出了一種錫合金材料，在室溫下已經(jīng)具有近似超導(dǎo)的性質(zhì)。“所有時代都用材料來命名——石器時代、鐵器時代，現(xiàn)在我們則有硅時代。過去人們偶然發(fā)現(xiàn)材料。一旦我們擁有了預(yù)測材料的能力，情況就會大不相同。”

計算材料革命很可能會為下一代計算機(jī)芯片所需的技術(shù)指明新的道路。這也是IBM看好的方向。目前，該公司正在試驗一種自動形成超細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，它可以用來在硅晶片上形成電路圖案。

納拉揚博士對此持謹(jǐn)慎而樂觀的態(tài)度，他說，生產(chǎn)廠家利用自組裝技術(shù)后就不需要投資購光刻機(jī)。光刻機(jī)使用X射線來蝕刻微小的電路，價格為5億美元。在談及用更低成本的方式制作電路更密集的計算機(jī)芯片時，他說：“答案可能是肯定的。”