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電子計算機快到盡頭了嗎?

2019年02月17日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 1 ℃ 次

簡單來說就是現在的芯片製造水平已經達到納米級,信息傳輸速度已經快達到光速極限了,聽學長說再過十幾年計算機發展將進入瓶頸,是真的嗎?

搜了一下 這篇文章可以參考吧:linkwan.com/gb/articl

好吧我看著下面的評論老是拿那一句說事兒我就解釋下吧,這話不是那個學長說的,前兩句都是我自己想的,我當時的意思是各種邏輯門電路都有個反應時間,所以一個信號從芯片上的某個位置傳到另一個位置需要一定時間,所以理論上比光速慢一點,這是我瞎想,因為我剛學數電。那個學長是劍橋碩士,專門研究計算機結構的,他的原話我也有轉述上的錯誤,我覺得用單位芯片上的計算能力有極限這個表述比較準確。?

大家就別糾結這個了吧,我問是覺得以後自己可能會去學processor design,比較關注這方面吧。

【劉竹溪的回答(31票)】:

「信息傳輸速度已經快達到光速極限了」

這句是扯淡。

提問者給的這篇文章也太老啦,45nm的工藝都還沒開發出來呢。

英特爾與AMD就試圖以金屬閘極來取代現有的矽閘,好讓芯片可以進入45納米工藝──預計在2007至2009年間。

這個是HKMG(高K值的介電層+金屬柵極取代二氧化硅介電層+多晶硅柵極)技術,已經投入使用好久了。

這麼多年半導體技術的進化,基本上是一個又一個小技巧慢慢積累帶來的:

離子注入機(Implanter)的引入讓晶體管中離子分佈的控制變得更加均勻;

化學機械研磨(CMP)和大馬士革工藝讓多層金屬布線變得可以實現,讓設計師們可以製造更複雜更密集的電路;

淺溝道隔離(STI)讓我們突破場氧化層隔離(FOX)的鳥嘴效應,進軍0.25μm以下級工藝;

193nm浸入式光刻成功為我們帶來更小的關鍵尺寸(CD);

諸如此類。

這些技術層面的創新都是水到渠成,一旦問題到了面前,工程師們總能找到新招數。但是,這些不是理論上的壁壘。理論上的壁壘在於:

過小的晶體管上,量子效應將摧毀數字邏輯賴以存在的因果律。

試想,現在的CPU裡如果有一個乘法器,你輸入1*1,結果一定是1。但是在量子級別的晶體管上,你輸入1*1,結果只有一定概率是1。這還怎麼玩?

不過我倒是樂觀:

可能性一. 人類可能遭遇一個技術奇點,基礎理論狂飆突進,讓計算機科學豁然開朗;

可能性二. 基礎理論停步不前,但是人類發現了構建計算機的新方式,正如晶體管取代真空管,某種在現有理論框架下可以實現的新計算機也許會出現;

可能性三. 基礎理論停步不前,新計算機也沒出現,那我們就繼續用現有計算機好了,還能省一筆升級硬件的費用,科學應用請找分佈式計算,慢走不送。

【姚陽的回答(3票)】:

我怎麼覺得這個跟原始人拿根魚刺當針就覺得很精巧細緻的感覺一樣。。。

【許哲的回答(3票)】:

芯片的開發越做越小,小到現在的程度,再小就被量子物理的特性左右了,人類對量子物理的掌握和研究還再探索階段,現在的廠商想要直接應用有難度。

所以,並行計算火了,好像不是電子計算機的末日。

另外,信息傳輸的速度已經到達光速的極限,很無厘頭。用光纖的話,速度當然就是光速。可我們在乎的是帶寬吧??為什麼用光纖了,信息傳播速度是光速,電子計算機就到盡頭了呢?

你的學長不是神仙就是胡侃,十幾年後的事情他如果能預測那麼準,可以入主硅谷了。

【王順的回答(1票)】:

你這學長屬於意淫人士。

首先,摩爾定律的準確表述是:在價格不變的前提下,集成電路每18個月集成度(也就是晶體管數目)會翻倍,性能也會翻倍。而非每18個月工藝尺寸會減少XX納米。因此,工藝尺寸不是唯一的評判標準。

再者,你給得這篇文章貌似有點老,事實上3D晶體管已經不單單是預測了,Intel有個很有名的3D晶體管的視頻,表示他們已經成功的做出來了,而且那個視頻的核心內容其實就是一句話:我們再次可恥的趕上了摩爾定律。

還有,即便是摩爾定律走到盡頭也不見得電子計算機會走到盡頭,而且目前電子計算機面臨的最大問題也絕對不是工藝的問題,至於說什麼信息傳播速度已經趕上光速什麼的,我就不知道跟這個話題有什麼關係,這就好比有人說:目前已知最大速度是光速,所以汽車/飛機產業已經遭遇瓶頸了,因為它們不可能超越光速——某種程度上講確實是對的,但是誰會這麼考慮問題啊?

標籤:-物理學 -劉竹溪 -計算機科學 -計算機 -電子


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