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清华教授剖析中国为何赢不了 让人惊一身冷汗

红血球的直径有多大呢?红血球的直径是8微米,就是8000纳米。按照我们今天的技术,比如说14纳米工艺制造的芯片,大概是40个纳米大小,因此我们可以在一个红血球的直径上放200支晶体管。

所以大家可以想,这么精密的东西,正是因为它这么小,所以我们能够把大量的东西集成在单个的芯片上去。

大家一定会问一个问题,如果按照我们现在的走法,走到5纳米,再往下走到3纳米,能不能再走下去呢?我们认为可能某一种特定技术走到一定的时候,它就会停下来,但是并不代表着新技术不会出现。前两年德国科学家就发明了一种称其为分子级晶体管的新的器件。

未来的发展,可能我们的手机会变得越来越小,小到了我们今天不可想象的地步。当然这个小不是说体积变小,是手机芯片的尺寸变小,功能变得越来越大。

但是任何技术都有它的极限,不可能没有极限,那从芯片角度来说它有哪几个极限呢?一个就是物理的极限,它尺寸太小了,其实还有功耗的极限。举个例子,我们家里都有电熨斗,电熨斗的功率密度每平方厘米5瓦。5瓦很小,但是很烫手,我们绝对不敢拿手去直接碰它。

但是集成电路芯片呢?一般的芯片都在每平方厘米几十瓦,所以我们看到的芯片上往往要背一个散热器,上面还有一个风扇。

当我们功率密度达到每平方厘米100瓦以上的时候,风已经不行了,要换成水冷。超级计算机当中要通水,这边凉水进去那边就变成温水出来。

这样的一种热的耗电,这种热效应是非常非常厉害的,如果不加控制,到2005年前后,我们芯片的温度已经达到了核反应堆的温度,到2010的时候大概已经可以达到太阳表面的温度了,那么这么热的东西可能用吗?不可能用。

因此人们想了一个办法,我们要想办法把这功耗降下来,把原来的单核变成双核。

后来延伸到手机,就出现了一个特别有意思的现象,大家去买手机的时候售货员跟你说,买这个手机吧,这个手机是4核的,4核的功能强大,比那个好。

另外一个人跟你说,别买那4核的,我这儿有8核的,8核的比4核好。什么意思呀?实际上他们对这个问题不理解,是因为我们做不成单核,我们把它做成双核,做成4核、8核。

从可编程性来说,单核是最好的,但是如果要达到四个核要跑的功率的话,单核的功耗要做得很高,太热了。

热了怎么办呢?我只好把它拆开,实际上是以系统的复杂性为代价来解决我们的功耗问题。所以,功耗问题成为制约我们发展的非常重要的一个麻烦。

第二个就是工艺的难度非常非常大。

集成电路制造过程当中,它的掩膜的层数实际上在不断地变化,从65纳米的40层,到7纳米的时候,到了85层。

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