摩爾定律即將失效雖是危機,卻也是一個全球重新洗牌的機會,這一機遇的重要性相當于當年集成電路的發明。 摩爾定律將死? 英特爾創始人之一戈登·摩爾在1960年代初曾提出:集成電路上可容納的晶體管數目每隔約18個月會增加一倍,而性能也將提升一倍。半個世紀以來,這一定律見證了人類信息技術前進的腳步,也養肥了芯片業的巨無霸—英特爾。
不過這一被IT業奉為圭臬的定律發展至今,其根本性瓶頸已經顯露:按摩爾定律原理,芯片將不可能再按原速發展。估計約在2015至2020年左右,芯片升級速率就會慢慢停止。
張首晟是學界應對這一問題的主要人士之一。作為斯坦福最年輕的教授,他在2003年組建了IBM-斯坦福自旋電子研究中心,并于2006年將其基于芯片業未來提出的新構想在理論上完成了預演。2007年,該構想被德國的一個實驗小組證明。同年,張的這一發現被評為全球十大重要科學突破之一。
說到摩爾定律即將失效,它的根本原因是:如果仍按過去的原理工作,電腦每做一次運算,芯片上的每個三極管都要發出一定熱量;而每過18個月,三極管就要Double一次,這是一個指數級的增長。指數增長很可怕,雖然一個三極管本身散發熱量不多,但放那么多三極管卻會導致溫度過高,效率受阻。
事實上,如何降低功耗的問題已迫在眉睫。現在工業界的挑戰—或說科研界的機會就在于是否能找到一個有革新性的構想,使工業界采用一個全新的原理工作,讓三極管不會散發那么多熱量。
張教授他們找到的解決方案是通過電子自轉來降低能耗。簡單來說,由于半導體中電子運動基本無序,當電流從一端到另一端時會因不斷碰撞而發生能量消耗。而張的團隊找到了電子的一個運動循環規律,即電子自轉方向與電流方向實際有一定規律,這就使電子在運動中有了一定默契,避免了相互撞車。
不過,技術上的更新換代不是最讓我驚詫的,與張教授的一席談讓我感觸頗深的是在這一案例中所體現出的美國“產學研結合”的執行思路。
關于摩爾定律即將失效的問題,美國政府很早就看到了這一點,并已有過多項投資,研究機構也做了大量布局,其中比較有趣的是包括英特爾、AMD等企業對張首晟項目的投入。這一投資,不單是給一些錢。通過此舉,企業實際上作出了方向上的選擇。但為何這些具有競爭關系的公司會同時出現在投資名單中呢?
這是因為張的團隊所做的是知識產權方面的戰略,這個產權會在幾大公司內共享。雖然公司間有競爭關系,但這種競爭主要在于如何把產品做得更好。換句話說,它們自然不愿看到競爭對手把自己摒棄在外。
與此同時,這種合作模式對企業還有另一好處,即參與斯坦福研究的學生畢業后大部分會去公司,這樣一旦做成,最后的開花結果就是在公司里面。
“產學研相結合”這句話我在中國聽了很多年,但未必曾執行得如此深入。類似的技術前沿的創新合作,在中國企業界與美國高校之間也似乎從未發生過。
我把這一疑惑拋給了張教授,他的看法是:這不是因為有什么限制,主要還是公司自身做得不夠好。如果公司整天都忙于打價格戰,也就不可能有遠見來考慮如何讓自己翻身。
他同時指出,摩爾定律即將失效雖是危機,卻也是一個全球重新洗牌的機會,這一機遇的重要性相當于當年集成電路的發明。“雖然美國產業界目前基本上還是在原來模式下爭取更多進步,但也都聯合起來為大學和科研機構提供資金。我認為,中國半導體工業也一定要有這樣的超前意識,不能整天打價格戰,因為這并不是一個很成功的模式!
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