半導體下一個設計靈感：更小、更快和更智能
http://www.gjzbw99.com 2003-03-16 11:26 《中華工控網》原創
對于更好芯片的無止境的需求正刺激芯片行業采用更復雜的設計，芯片的復雜性越來越高，如果我們相信芯片行業的規則，這個規則告訴我們硅晶片上的邏輯閘的數量以每5年增加10倍的速度成倍增長。這意味將出現速度更快、智能化水平更高的芯片。但是，這個規則也意味著芯片行業今年將迅速達到每個芯片50萬個邏輯閘的里程碑(5年前這個數字是5萬個)。工程師們正在尋找在越來越小、越來越復雜的芯片設計領域繼續前進的創新方法。
顯然，半導體行業的下一個設計靈感是更小、更快和更智能化。
最近幾年，芯片行業一直設法把具有圖形、處理和通信功能的離散元件組合到一個芯片上。但是，這樣導致的復雜性使設計這些系統芯片更加困難。而且，這種復雜性只是在增加。英特爾首席技術官Pat Gelsinger在今年春季舉行的英特爾開發人員論壇會議上作主題演講時對未來的芯片作了這樣的描繪。他說：“我們正在按計劃前進，到2010年將制作出10納米或10納米以下的30GHz的芯片。”
工程師們在設法把電路縮小并放到微型硅片上的時候，將遇到電子和能源應用方面的科學規律問題，這些問題的解決都有助于改善芯片的性能。
一些工程師曾到大自然中尋找靈感以解決這些棘手的問題。Palo Alto研究中心的研究員Dave Biegelsen說，電源和密度問題越來越嚴重，迫使人們不得不分解基板或者硅晶樣品來制作耗電量更少、密度更大的電路。真正的突破來自于進入3D和非硅的有機設備。科學家們已經制作出了預計將用于消費電子設備中的有機發光二極管。
研究人員和工程師們還意識到，無論芯片是用什么材料制作的，新的計算系統都將對在過去的40年里一直指導計算機行業的設計方法提出挑戰。美國國防部國防高級研究計劃署署長Tony Tether在今年4月呈報給美國參議院一小組委員會的證詞中說：“我們要開發一種會思維的計算系統，這種計算系統能夠自我監視，自我修復。這種有認知能力的計算機能夠根據需要重新進行自我配置，產生它們自己的代碼，對自然表達的人類指令作出反應，非專業人員也能夠進行配置和維護，因此，比目前的計算機系統使用的壽命長。我們并不指望在許多年之內能夠達到我們的最終目標，但是，我們現在正在開始研究這個基本技術。”
這是非常重要的工作，因為芯片行業正在進行著它在過去的幾十年里經歷的最重要的一種更換設備的工作。當然，這是一種例行的工作。由于芯片設計廠商要尋求新的工具制作下一代芯片，芯片行業每5、6年就要更換一次設備。這次不同的是2001年芯片市場的陡然下跌是由于芯片起始設計大幅度放緩。據提供系統芯片設計工具的新興企業Get2Chip公司的總裁兼首席執行官Bernd Braune說，2002年這種起始設計只有4，000個，僅相當于2001年的1/3。現在，芯片設計商正在加快恢復到以前的水平，預計在2003年初將出現一個設計高潮。新的起始設計的增長對與芯片行業是個好消息。這些新的設計預計將在2004年下半年產生新的產品。
硅電路系統將應用到各種產品中。越來越多的家用電器、消費設備、公共場所、運輸系統和企業都將使用被稱作嵌入式控制器的芯片來提供信息和反饋信息，以便為我們的生活環境提供幫助。事實上，據Semico研究公司稱，在2000年，每個人每天要遇到250個嵌入式控制器，也就是硅芯片。到2005年，這個數字將增加到304個。
精心制作的用來監視和交流信息的處理器可以模仿調節和支配人體活動的復雜的系統。這篇文章介紹這種處理器顯然是要提高當前設計人員的工具和知識。Gelsinger在講話中說，設想一下可能出現的世界：家庭中每一個房間和每一個設備都使用芯片。你可以想象，產品能夠自我識別、自我維護，當不同的設備需要升級或維護的時候還能發出通知。
（環球商網）
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