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半導(dǎo)體下一個(gè)設(shè)計(jì)靈感：更小、更快和更智能
 
 
 
　　對(duì)于更好芯片的無(wú)止境的需求正刺激芯片行業(yè)采用更復(fù)雜的設(shè)計(jì)，芯片的復(fù)雜性越來(lái)越高，如果我們相信芯片行業(yè)的規(guī)則，這個(gè)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(zhǎng)。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(gè)規(guī)則也意味著芯片行業(yè)今年將迅速達(dá)到每個(gè)芯片50萬(wàn)個(gè)邏輯閘的里程碑(5年前這個(gè)數(shù)字是5萬(wàn)個(gè))。工程師們正在尋找在越來(lái)越小、越來(lái)越復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域繼續(xù)前進(jìn)的創(chuàng)新方法。

　　顯然，半導(dǎo)體行業(yè)的下一個(gè)設(shè)計(jì)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(gè)芯片上。但是，這樣導(dǎo)致的復(fù)雜性使設(shè)計(jì)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(huì)議上作主題演講時(shí)對(duì)未來(lái)的芯片作了這樣的描繪。他說(shuō)：“我們正在按計(jì)劃前進(jìn)，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?cè)谠O(shè)法把電路縮小并放到微型硅片上的時(shí)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(shuō)，電源和密度問題越來(lái)越嚴(yán)重，迫使人們不得不分解基板或者硅晶樣品來(lái)制作耗電量更少、密度更大的電路。真正的突破來(lái)自于進(jìn)入3D和非硅的有機(jī)設(shè)備。科學(xué)家們已經(jīng)制作出了預(yù)計(jì)將用于消費(fèi)電子設(shè)備中的有機(jī)發(fā)光二極管。

　　研究人員和工程師們還意識(shí)到，無(wú)論芯片是用什么材料制作的，新的計(jì)算系統(tǒng)都將對(duì)在過去的40年里一直指導(dǎo)計(jì)算機(jī)行業(yè)的設(shè)計(jì)方法提出挑戰(zhàn)。美國(guó)國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃署署長(zhǎng)Tony Tether在今年4月呈報(bào)給美國(guó)參議院一小組委員會(huì)的證詞中說(shuō)：“我們要開發(fā)一種會(huì)思維的計(jì)算系統(tǒng)，這種計(jì)算系統(tǒng)能夠自我監(jiān)視，自我修復(fù)。這種有認(rèn)知能力的計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)需要重新進(jìn)行自我配置，產(chǎn)生它們自己的代碼，對(duì)自然表達(dá)的人類指令作出反應(yīng)，非專業(yè)人員也能夠進(jìn)行配置和維護(hù)，因此，比目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用的壽命長(zhǎng)。我們并不指望在許多年之內(nèi)能夠達(dá)到我們的最終目標(biāo)，但是，我們現(xiàn)在正在開始研究這個(gè)基本技術(shù)?！?

　　這是非常重要的工作，因?yàn)樾酒袠I(yè)正在進(jìn)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(jì)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(chǎng)的陡然下跌是由于芯片起始設(shè)計(jì)大幅度放緩。據(jù)提供系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)工具的新興企業(yè)Get2Chip公司的總裁兼首席執(zhí)行官Bernd Braune說(shuō)，2002年這種起始設(shè)計(jì)只有4，000個(gè)，僅相當(dāng)于2001年的1/3?，F(xiàn)在，芯片設(shè)計(jì)商正在加快恢復(fù)到以前的水平，預(yù)計(jì)在2003年初將出現(xiàn)一個(gè)設(shè)計(jì)高潮。新的起始設(shè)計(jì)的增長(zhǎng)對(duì)與芯片行業(yè)是個(gè)好消息。這些新的設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)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(lái)越多的家用電器、消費(fèi)設(shè)備、公共場(chǎng)所、運(yùn)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(lái)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(shí)上，據(jù)Semico研究公司稱，在2000年，每個(gè)人每天要遇到250個(gè)嵌入式控制器，也就是硅芯片。到2005年，這個(gè)數(shù)字將增加到304個(gè)。

　　精心制作的用來(lái)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(dòng)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(jì)人員的工具和知識(shí)。Gelsinger在講話中說(shuō)，設(shè)想一下可能出現(xiàn)的世界：家庭中每一個(gè)房間和每一個(gè)設(shè)備都使用芯片。你可以想象，產(chǎn)品能夠自我識(shí)別、自我維護(hù)，當(dāng)不同的設(shè)備需要升級(jí)或維護(hù)的時(shí)候還能發(fā)出通知。

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