卓强芯视野： 原子钟在数据中心的作用：原子从对数据造成不利影响到带来各种益处的转变过程

利用原子钟授时现已成为数据中心不可或缺的组成部分。目前，通过全球定位系统（GPS）和其他全球导航卫星系统（GNSS）网络传输的原子钟时间已使全球各地的服务器实现了同步，并且部署在各个数据中心的原子钟可在传输时间不可用时保持同步。



无论是由于系统需求还是合规性，这种出色的同步性能都至关重要，可确保每年在全球范围内收集的数据（以泽字节为单位）能够得到有效存储并用于许多应用。原子的量子性质可保持精确的时间，是确保未来能够以更快的速度处理更多数据的关键所在，而具有讽刺意味的是，就在几年前，原子的量子性质还被视为提升数据处理能力和速度的最大阻碍。



1965年，GordonMoore预测
集成电路上的晶体管数量每年翻一番。这一数字最终被修改为每两年翻一番。随着晶体管密度的增加，速度有了显著提升，成本和功耗也不断下降。



在1965年，人们可能很难想象，2021年时在一个
半导体上布置500亿个晶体管是一种现实需求，但正如半导体技术随着时代不断发展，应用需求也在不断变化。手机、金融交易和DNA图绘制等应用都非常依赖单片机每秒可执行的运算次数，而这一数字与芯片上的晶体管数量密切相关。



遗憾的是，由于物理学限制，摩尔定律正在迅速走向终结。随着晶圆生产工艺节点现已达到10纳米以下，晶体管的大小仅为硅原子的10到50倍左右。在这个尺度上，原子和自由电子的大小以及量子特性显著阻碍了晶体管大小的进一步缩减。从本质上讲，可以将原子视作推翻这一定律的最终原因。



尽管摩尔定律终将消亡，但是，对提高处理能力的需求却不断增加。随着物联网（IoT）、信息流服务、社交媒体帖文和自动驾驶汽车的出现，每天产生的数据量会继续呈指数增长。



据估计，2021年每天产生的数据量为2.5艾字节（2,882,303,761,517,120,000字节）。当前使用的艾字节数据库每秒可处理超过10万个事务（一个事务包含许多次运算），而在可预见的将来，数据库的规模和每秒处理的事务数将持续增长。