半导体芯片的“摩尔定律” 尚未被颠覆

《第一财经日报》记者日前专访了全球最大的半导体芯片设备制造商美国应用材料公司全球总裁盖瑞-迪克森(GaryDickerson)。作为“摩尔定律”的积极拥护者,迪克森坚信,新科技和新材料融合产生的技术爆发将为半导体行业的发展提供新的增长动力。

过去50年,“摩尔定律”的能量被最大程度地显现出来,让电子设备的成本降下来,成为我们日常生活中的一部分。比如现在全球30亿人口使用的智能手机能够轻松装进口袋,但是它们的容量却强过上世纪80年代的超级计算机。而实现这样的变革,半导体行业也是想尽各种方法,克服重重壁垒,解决了从前无法解决的问题。

然而现实世界很难实现这样的指数级增长,随着计算机的计算能力达到一定程度,很多专家都认为,计算机简单粗暴的扩张时代已经结束,“摩尔定律”也走到了尽头。对此,迪克森表示:“过去几十年半导体行业的发展可以用惊人来形容,就像过去50年,单个晶体管成本下降1亿倍所创造的奇迹。尽管现在很多人已经不再相信‘摩尔定律’,但是这并不意味着‘摩尔定律’就不能再服务于行业了。只是说让它延续下去的唯一方式就是通过重大的创新,挖掘更多技术上的可能性。”

拥有35年工程师经验的迪克森,是“摩尔定律”的积极拥护者。他也正是以这样积极的态度来领导这家全球最大的半导体设备巨头。在应用材料公司,新材料和新设备的架构正在提速,3D闪存技术就是新材料应用的最好实例。三十多年来,迪克森经历了纷繁的技术变革和行业变迁,却依然相信人们可以生产出速度更快、成本更低而且体积更小的芯片。他说:“计算能力的本质正在发生变化。计算机和其他设备会不断变得更强大,但是不仅仅是依靠速度,而是以更加多元的方式表现。”

迪克森所指的多元的方式,包括此前提到的人工智能。他说:“我们做过比较,人脑和电脑的输出功率现在已经相当,都是20瓦特,但是人脑每秒钟可以处理信息1亿次,是电脑的500倍。”不过,迪克森表示,这一差距正在缩小。DeepMind公司研发的AlphaGo就是人工智能的典范。棋盘上落子位置的可能性比宇宙中粒子的数量还要多,因此单靠蛮力计算已经无法满足人们对新一代计算机的要求。这意味着,智能软件的发展从某种程度上能够替代硬件速度取得性能上的突破。

迪克森把目前半导体行业所经历的时代称为“中国时代”。他对《第一财经日报》记者表示:“中国在物联网战略上的布局,以及流视频、4K和8K高清电视等新技术,人工智能和认知计算都为芯片发展提出更高的要求,也为芯片行业的发展提供了空前的机遇。”迪克森还透露,最近和一家全球最大的媒体公司老板聊天时,对方的宏伟目标是三年内培育10亿虚拟现实设备用户,“这是一个了不起的目标”。

迪克森认为,物联网时代的到来,让很多行业正在发生深刻变化,比如体育赛事、医疗设备等领域,物联网将不同行业的数据连接,让这些数据呈现指数级增长。可以看到,虚拟现实、人工智能、包括智能汽车认知计算技术等领域,都将为未来芯片的发展提供驱动力。

物联网创造了数以千亿计的数据,也对具备更大能力的存储技术提出新的需求。让这一切变为可能的,正是基于新材料的运用。材料创新,也是应用材料公司创立以来的最大使命。迪克森表示:“以3D闪存为例,现在拥有的技术是这几十年没有的,它颠覆了二维平面的存储。具有创造力的人们,用新材料和技术把存储做到一个垂直的空间,驱动了行业颠覆性的发展。”

迪克森对记者表示:“半导体行业取得了任何行业过去都没有取得的成就,这也意味着未来要保持如此高的增长将是一大挑战,就是要制造出高性能、低能耗的更强劲的设备,这些都基于材料创新。”

迪克森还表示:“新的计算架构也是推动计算机性能提升的重要领域。对特殊芯片的需求为半导体行业提供了空前的机遇。”量子力学就是一种典型的具有超凡力量的新技术,它能够用来同时处理多个数据集。现在又有一些芯片是专为云计算、神经网络处理以及计算机视觉等任务而设计的。这也意味着,一些设备自身的性能不如以前那么重要了,因为大部分工作都已经在其他地方完成了。

要实现以上技术的贯通,保持持续创新的动力,迪克森认为,最为重要的是“将技术与人才以全新的方式融合”。他说:“在硅谷,我看到了通过和不同国家及地区的不同行业合作,从而产生的神奇的新产品。我相信这种融合目前仍然处于较早的阶段,未来的想象空间会更大。”