@ 2016.07.28 , 17:00

到2040年,世界能源都不够计算机用的

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科学家预言,除非我们从根本上改善我们设计电脑的方式,否则,到2040年,全球能源生产可提供的电力将无法满足电脑芯片的运作。

这一预言意味着,我们跟上摩尔定律步伐的能力——集成电路中晶体管数量每两年约增加一倍的想法——即将不受我们掌控。

有关电脑芯片超出电力需求的预测早在去年半导体产业协会(SIA)的一份报告中就有公布,但由于集团发行的半导体行业前景最终路线图,使之目前成为焦点。

基本思想是,得益于庞大的晶体管数量,计算机芯片变得越来越强大,它们要发挥作用就需要吸收更多的能量(除非效率提高)。

半导体制造商可以通过巧妙的工程解决这个功耗,但SIA称,就目前的方法,半导体行业能走多远是受限制的。

“行业跟随摩尔定律的能力致力于更小的晶体管,而非更大的功率密度和相关的热管理问题,” 2015年报告指出。

“每个芯片上更多的晶体管意味着更多的互连线——尖端微处理器可以有几千米的互连线。但随着互连线的缩小,它们也随之变得低效。

从长远来看,SIA以今天芯片工程能达到的速度来推算,“到2040年,计算机运作需要的能量将超过预估的世界能源产量,计算机行业将变得不可持续发展。”

你可以通过下面回执的图像来看这个问题,今天主流系统功耗——基准线,橙色标记——将会在2035—2040年期间超越世界能源产值。

目前,芯片工程师在三维空间堆叠的晶体管越来越小,以便提高性能,维持摩尔定律步伐,但SIA称这一方法不会永久有效,给多少能量都会在未来逐步密集的芯片中流失。

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“常规方法即将运行到物理极限。减少管理芯片数据的‘能源成本’,需要使用新材料、新设备和新结构,协调研究。” SIA声明

“想要阻止能源以之后爆炸性增长曲线消耗的话,新的技术和架构需要比目前最先进的主流数码半导体技术更加高效节能。”

对今天的计算机工程师和科学家而言,这一挑战正在真实上演,SIA新的路线图报告也指出,2020年以后,依靠传统缩放技术来提升芯片性能,如缩小晶体管,在经济上将不可行。

这是项艰巨的任务,但也可能会迎来与严格意义上与晶体管不相关领域的计算机效率和研究的飞跃——也希望摩尔定律的精神,如果没有具体细节的话,在未来几十年里得以传承。

“这一问题在2005年就已真正出现,从那之后,我们是得到了更多的晶体管,但有些真的没有好太多,” 乔治亚理工学院计算机工程师Thomas Conte在《科技纵览》中告诉Rachel Courtland。

“这并不意味着摩尔定律的终结。是退一步告诉你什么是真正的问题——真正的问题就是计算机的运作。”

本文译自 网址名称,由译者 Daisy丹 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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