![]()
隨著人工智能等計(jì)算需求爆炸式增長,芯片的“能耗”已經(jīng)成為比“性能”更關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。 未來的技術(shù)發(fā)展將不再僅僅追求把晶體管做小,而是重點(diǎn)致力于如何讓計(jì)算變得更省電。
當(dāng)前的主流技術(shù):GAA晶體管 + 背向供電
我們可以把芯片想象成一個(gè)巨大的城市,晶體管是城市中的房屋(執(zhí)行計(jì)算),電力則是城市的能源系統(tǒng)。
RibbonFET(環(huán)柵晶體管) :這是目前最先進(jìn)的晶體管結(jié)構(gòu),可以理解為從之前的“平房”(FinFET)升級(jí)成了“多層公寓樓”。電流通道被柵極材料從四面八方包圍,控制更精準(zhǔn),漏電更少,既節(jié)省面積又節(jié)省能源。
PowerVia(背向供電):這是一項(xiàng)革命性技術(shù)。傳統(tǒng)的芯片供電和信號(hào)傳輸都在正面,像電線都鋪在街道表面,容易擁堵。PowerVia則將供電網(wǎng)絡(luò)從芯片的“背面”引入,實(shí)現(xiàn)了“人車分流”(電力和信號(hào)分離)。這大大降低了供電損耗,提升了能源效率。
![]()
近未來的創(chuàng)新:3D堆疊與新材料
為了進(jìn)一步提升能效,工程師們正在從“平面城市”向“立體城市”進(jìn)化。
CFET(互補(bǔ)式場(chǎng)效應(yīng)晶體管) :這是更極致的3D堆疊技術(shù),將N型和P型晶體管像三明治一樣上下疊在一起。這使得完成同樣計(jì)算功能的電路面積大幅縮小,線路更短,動(dòng)態(tài)能耗(Cdyn)顯著降低。
新材料通道 :為了在低電壓下也能獲得強(qiáng)勁電流,研究人員正在探索替代硅的新材料。
鍺(Ge) :擁有比硅更高的載流子遷移率,能讓電子跑得更快,但存在容易漏電和接觸電阻等問題待解決。
二維材料 :如二硫化鉬,其通道極薄,理論上可以將晶體管做得更小,控制更精準(zhǔn),是長遠(yuǎn)發(fā)展方向。
遠(yuǎn)景探索:顛覆性的超低功耗器件
面向2030年及以后,文檔描述了一些可能改變游戲規(guī)則的新原理器件,目標(biāo)是 將工作電壓從現(xiàn)在的約0.7V大幅降低至0.3V甚至0.1V 。
負(fù)電容晶體管 :利用特殊材料(鐵電材料)的“負(fù)電容”效應(yīng),放大柵極電壓,從而用更少的能量就能高效開關(guān)晶體管。
鐵電晶體管 :將存儲(chǔ)和計(jì)算功能融合在一個(gè)器件中,特別適合低功耗的AI推理等應(yīng)用。
磁電自旋軌道器件 :一種利用電子自旋而非電荷來代表信息0和1的全新器件,理論上能耗極低。
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
總而言之,這份文檔清晰地勾勒出英特爾的技術(shù)路線圖: 從優(yōu)化現(xiàn)有晶體管結(jié)構(gòu)和供電技術(shù),到通過3D堆疊和新材料挖掘潛力,最終邁向基于新物理原理的顛覆性器件。 所有努力都指向同一個(gè)目標(biāo):在摩爾定律繼續(xù)推進(jìn)的同時(shí), 大幅提升“每瓦特性能”,以應(yīng)對(duì)AI時(shí)代指數(shù)級(jí)增長的計(jì)算能耗挑戰(zhàn)。 這不僅是技術(shù)的競(jìng)賽,更關(guān)乎未來數(shù)字社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺(tái)“網(wǎng)易號(hào)”用戶上傳并發(fā)布,本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.