作者：SAMUEL K. MOORE 机器之心编译 25 年后的晶体管会是什么样？ 2047 年，我们将会迎来晶体管问世的一百周年。届时，晶体管会是怎样的呢？会比今日所表演的关键计算元件的角色更重要吗？在最近的一篇文章中，IEEE Spectrum 向世界各地的专家们咨询了他们的预测意见。
IEEE Spectrum （电气电子工程师协会中心刊物）预测晶体管未来的专家人士包含：加布里埃尔 · 洛（Gabriel Loh）、斯里 · 萨马韦达姆（Sri Samavedam）、萨耶夫 · 萨拉赫丁（Sayeef Salahuddin）、理查德 · 舒尔茨（Richard Schultz）、苏曼 · 达塔（Suman Datta）、金智杰（Tsu-Jae King Liu）和黄汉森（H.-S. Philip Wong）（见上图，左起顺时针）。 2047 年的晶体管将会走向何方呢？ 一位专家表示，估量晶体管将比今日更为多样化。正如处置器从 CPU 展开到包含 GPU、网络处置器、AI 加速器及其它专用计算芯片一样，晶体管也将逐步展开以顺应各种用处。 斯坦福大学电气工程教授，台积电前企业研讨副总裁、IEEE Fellow 黄汉森（H.-S. Philip Wong）指出：「器件技术将面向特定应用范畴，就如计算架构曾经成为面向应用特定范畴普通那样展开。」 IEEE Fellow、佐治亚理工学院电子与计算机工程专业教授 Suman Datta 指出：「固然晶体管愈发多样，但其基本的工作原理——翻开和关闭晶体管场效应将可能长期坚持不变。」 IEEE Fellow、UC 伯克利工学院院长、英特尔董事会成员金智杰（Tsu-Jae King Liu）也表示，未来该元器件的最小临界尺寸可能为 1nm 或更小，这将会使晶体管密度抵达每平方厘米 10 万亿个晶体管。 「能够有掌握地推测，2047 年晶体管或交流机架构将早已在实验室范围下完成展示」——斯里 · 萨马韦达姆（Sri Samavedam） 专家们似乎都分歧以为 2047 年的晶体管将需求更新的资料，且可能还需求一种堆叠的或 3D 的设计架构以完成规划中的互补场效应晶体管（CFET 或 3D 堆叠的互补金属氧化物半导体 CMOS）才干拓展。Datta 教授说道：「为了进一步持续增加晶体管密度，现今平行于硅平面的晶体管沟道（channel）可能需求垂直设计。」 AMD 公司高级研讨员 Richard Schultz 指出：「开发这些新元器件的主要目的将在于功率优化，研讨将聚焦于功耗的降低以及先进散热处置计划的提出，其中尤需重点关注在较低电压条件下工作的晶体管状况。」 25 年后，晶体管仍会是大多数计算的中心吗？ 计算不经过晶体管来中止？很难想象存在这样一个世界，但实践上，真空管也曾经是可选的数字开关。依据麦肯锡公司的数据，不直接依赖晶体管的量子计算的创业融资在 2021 年就已抵达了 14 亿美圆。 但电子设备范畴的专家表示，到 2047 年，量子计算的展开仍缺乏以快速进步到能够应战晶体管的地步。IEEE Fellow、UC 伯克利电子工程与计算机科学专业教授 Sayeef Salahuddin 说道：「晶体管仍将在很长时间内是最重要的计算元件。目前，即便有了理想的量子计算机，与经典计算机相比，其潜在的应用范畴似乎仍相当有限。」 欧洲芯片研发中心微电子研讨中心（Imec）的 CMOS 技术高级副总裁 Sri Samavedam 对此表示赞同。他说道：「关于大多数通用计算应用程序而言，晶体管仍将是十分重要的计算元件，人们不能忽视数十年来不时努力优化晶体管所完成的效率提升。」 2047 年的晶体管，往常曾经发明出来了吗？ 25 年相当漫长，但在半导体研发世界里，这一时间长度的作用却十分有限。 Samavedam 说道：「在半导体行业里，从概念阶段到引入制造阶段通常需求大约 20 年的时间。」25 年前与伯克利学院同事展示了鳍式场效应晶体管（FinFET）的金智杰教授（Tsu-Jae King Liu）也深以为然，她说道：「即便 2047 年晶体管所用资料可能不完整和往常设计阶段的分歧，但我们还是很有掌握去推测，2047 年的晶体管或交流机架构早已在实验室层面完成了产出展示。」 但是，2047 年的晶体管曾经发明出来并存在于某处实验室中的想法并未得到普遍认同。好比说，Sayeef Salahuddin 教授就以为它还没有被发明出来。「不外就像 20 世纪 90 年代的鳍式场效应晶体管（FinFET）一样，往常可能有人的确对未来晶体管的几何结构做出了合理的预测，」他如此说道。 AMD 公司的 Schultz 表示，大家能够在现今提议的由 2D 半导体或碳基半导体制成的 3D 堆叠元件中瞥见这种结构。他弥补道：「尚未发明的元器件资料也可能在此时间范围内面世。」 2047 年，硅能否仍将是大多数晶体管的生动成分？ 专家们表示，大多数元器件的中心，即晶体管沟道区域，仍将运用硅资料，抑或可能是早已在研讨中取得一定突破的硅 - 锗资料或锗资料。但是，在 2047 年，许多芯片可能会运用现今被以为奇特的半导体，包含诸如氧化铟镓锌在内的氧化物半导体、 金属二硫族化物二硫化钨等二维（2D）半导体以及碳纳米管等一维半导体。微电子研讨中心（Imec） 的 Samavedam 指出，这些奇特的半导体以至会是「其他有待发明的东西」。 「晶体管仍将是最重要的计算元件」——萨耶夫 · 萨拉赫丁（Sayeef Salahuddin） AMD 高级研讨员、 IEEE Fellow Gabriel Loh 指出，硅基芯片可能会与依赖更新资料制成的芯片集成在同一封装中，就好像处置器制造商往常将运用不同硅制造技术的芯片集成到同一封装中一样。 哪种半导体资料将会成为半导体的中心元件以至都可能不会是 2047 年的中心问题。Salahuddin 表示：「半导体沟道资料的选择实质上取决于它能否能够同构成晶体管的诸多其它资料最为兼容。」关于将多种资料同硅材集成在一同，目前人们知之甚多。 在 2047 年，晶体管将会提高在哪些今日尚未渗透的范畴呢？ 它将随处可见。这绝非玩笑，而是十分认真的论点。专家们的确希望一些智能和传感元件能够渗透到我们生活的方方面面。这意味着这些元器件将出往常以下场景中：
斯坦福大学黄汉森（Wong）总结到：「晶体管将会出往常一切需求计算、命令控制、通讯、数据搜集、存储剖析、智能、传感驱动、与人类中止交互，或进入虚拟和混合理想世界门户的方方面面。」 参考内容： https://spectrum.ieee.org/the-transistor-of-2047-expert-predictions |
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