7纳米:悄无声息的历史转折点,摩尔定律的正式终结

7月7日,一个看起来平淡无奇的日子。在这一天,AMD正式上市了世界上第一款桌面7纳米处理器。

这看起来稀松平常,因为各大公司各式各样的新产品发布会早已屡见不鲜,所以这次好像也没什么特别之处。



对于AMD推出7纳米处理器,有人欢喜有人忧。


欢喜的人,当然是消费者,因为很明显,消费者们可以用到更强性能的计算机了。


而忧虑的人呢?竞争对手必然是非常忧虑的。但是,这并不是重点。

重要的是,除了竞争对手外,芯片行业的研究者们同样是对此忧心忡忡的。


为什么要忧虑呢?


因为这一枚7纳米处理器,已经触碰到了人类芯片研发的极限!这个平淡无奇的处理器上市事件,实际上是名副其实的历史转折点。



1965年,英特尔创始人戈登·摩尔提出了著名的摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。


过去几十年来,芯片行业正如摩尔定律所预言的一般高速发展。从而促进了电子技术和信息技术的快速发展,给世界带来了翻天覆地的变化。


然而,自从芯片行业宣布在2013年左右放缓至三年翻一番后,后面每一年的放缓速度都愈加严重,摩尔定律放缓已经成了行业的共识。



为什么会放缓呢?


简单的说,当物体小到一定尺度,就会进入量子尺度被量子效应影响,在量子尺度下,经典物理学将会失效。在这种情况下,芯片里本应呆在电路中的电子,就会不再受到电路的限制,而是改为到处“瞬移”,完全不按物理规律移动了。这种情况的宏观表现就是“漏电”。

CPU作为精密电器,一旦漏电,自然是错误频出,根本无法正常使用了。


所以,随着CPU电路的越来越小,量子效应也会让CPU越来越难以升级,这自然会让CPU升级越来越慢。


每一代CPU的升级,实际上都是在与越来越严重的量子效应做斗争。

而这个量子尺度的极限,正好是纳米。7纳米,恰好处在量子尺度极限的边缘。再往上去,5纳米、3纳米甚至1纳米,量子效应将会成为不可逾越的大山。



日后的芯片制程进步,将会以肉眼可见的速度大幅放缓,制程很可能变成5纳米、4纳米、3纳米这样,一级一级的“龟速爬行”,乃至逐渐减缓至聊胜于无的地步。在这种情况下,且不谈芯片还能否“翻倍”,甚至连还能不能再次进步,都是一个巨大的问题了。芯片制程还能不能继续发展,没有一个人敢妄下断言。

所以,当前的7纳米处理器问世,实际上是完全宣告了摩尔定律的终结。


未来芯片行业,要么仅仅通过粗暴的数量叠加来获得极其有限的提升(如多核处理器),要么痛下决心,花费巨大精力和时间,从头开始,转而去研发量子芯片。无论如何,长达几十年的摩尔定律,已注定成为历史。对于芯片科研来说,未来数十年,极有可能会是一个漫长的冬夜。


我们每个人,都在不经意间,成为了历史转折的见证者。

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