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半導(dǎo)體下一個設(shè)計靈感：更小、更快和更智能
 
 
 
　　對于更好芯片的無止境的需求正刺激芯片行業(yè)采用更復(fù)雜的設(shè)計，芯片的復(fù)雜性越來越高，如果我們相信芯片行業(yè)的規(guī)則，這個規(guī)則告訴我們硅晶片上的邏輯閘的數(shù)量以每5年增加10倍的速度成倍增長。這意味將出現(xiàn)速度更快、智能化水平更高的芯片。但是，這個規(guī)則也意味著芯片行業(yè)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(shù)字是5萬個)。工程師們正在尋找在越來越小、越來越復(fù)雜的芯片設(shè)計領(lǐng)域繼續(xù)前進的創(chuàng)新方法。

　　顯然，半導(dǎo)體行業(yè)的下一個設(shè)計靈感是更小、更快和更智能化。

　　最近幾年，芯片行業(yè)一直設(shè)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(dǎo)致的復(fù)雜性使設(shè)計這些系統(tǒng)芯片更加困難。而且，這種復(fù)雜性只是在增加。英特爾首席技術(shù)官Pat Gelsinger在今年春季舉行的英特爾開發(fā)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(shè)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(yīng)用方面的科學(xué)規(guī)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(shè)備。科學(xué)家們已經(jīng)制作出了預(yù)計將用于消費電子設(shè)備中的有機發(fā)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(tǒng)都將對在過去的40年里一直指導(dǎo)計算機行業(yè)的設(shè)計方法提出挑戰(zhàn)。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(fā)一種會思維的計算系統(tǒng)，這種計算系統(tǒng)能夠自我監(jiān)視，自我修復(fù)。這種有認知能力的計算機能夠根據(jù)需要重新進行自我配置，產(chǎn)生它們自己的代碼，對自然表達的人類指令作出反應(yīng)，非專業(yè)人員也能夠進行配置和維護，因此，比目前的計算機系統(tǒng)使用的壽命長。我們并不指望在許多年之內(nèi)能夠達到我們的最終目標(biāo)，但是，我們現(xiàn)在正在開始研究這個基本技術(shù)。”

　　這是非常重要的工作，因為芯片行業(yè)正在進行著它在過去的幾十年里經(jīng)歷的最重要的一種更換設(shè)備的工作。當(dāng)然，這是一種例行的工作。由于芯片設(shè)計廠商要尋求新的工具制作下一代芯片，芯片行業(yè)每5、6年就要更換一次設(shè)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(shè)計大幅度放緩。據(jù)提供系統(tǒng)芯片設(shè)計工具的新興企業(yè)Get2Chip公司的總裁兼首席執(zhí)行官Bernd Braune說，2002年這種起始設(shè)計只有4，000個，僅相當(dāng)于2001年的1/3。現(xiàn)在，芯片設(shè)計商正在加快恢復(fù)到以前的水平，預(yù)計在2003年初將出現(xiàn)一個設(shè)計高潮。新的起始設(shè)計的增長對與芯片行業(yè)是個好消息。這些新的設(shè)計預(yù)計將在2004年下半年產(chǎn)生新的產(chǎn)品。

　　硅電路系統(tǒng)將應(yīng)用到各種產(chǎn)品中。越來越多的家用電器、消費設(shè)備、公共場所、運輸系統(tǒng)和企業(yè)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(huán)境提供幫助。事實上，據(jù)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(shù)字將增加到304個。

　　精心制作的用來監(jiān)視和交流信息的處理器可以模仿調(diào)節(jié)和支配人體活動的復(fù)雜的系統(tǒng)。這篇文章介紹這種處理器顯然是要提高當(dāng)前設(shè)計人員的工具和知識。Gelsinger在講話中說，設(shè)想一下可能出現(xiàn)的世界：家庭中每一個房間和每一個設(shè)備都使用芯片。你可以想象，產(chǎn)品能夠自我識別、自我維護，當(dāng)不同的設(shè)備需要升級或維護的時候還能發(fā)出通知。

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