惠普納米技術延長摩爾定律壽命

很多人都認為摩爾定律已經走到了盡頭，但是它卻總是能在別人認為“山窮水盡”的時候，迎來又一次的“柳暗花明”。

惠普高級院士兼加州Palo Alto惠普實驗室量子科研小組主任Stan Williams

“人類真正的計算時代還沒有開始。”6月5日，惠普高級院士（Senior Fellow）兼加州Palo Alto惠普實驗室量子科研（Quantum Science Research，QSR）小組主任Stan Williams在展示其最新研究成果時，驕傲地告訴記者，而這也是他和整個QSR小組的口號。“在未來，一個小小的手機就比現在的計算機功能強大。那時計算機的計算能力，以及人機交互的智能化水平，與現在相比至少要提高一萬倍。”

架構設計別出心裁

據Stan介紹，根據現有的工藝，在單位面積上集成晶體管電路幾乎已經達到了現有半導體材料的極限，如果再一味地專注于將晶體管做小，那么半導體材料的物理、化學性能將發生質的變化，而摩爾定律也將不可避免地與物理學法則發生沖突，很快就會走到盡頭。因此，Stan和他的量子科研小組成員提出了一套采用納米技術的獨特方案，能夠大大延長摩爾定律的壽命。

QSR提出了一個獨特的體系構架交叉矩陣（Crossbar Array），把原來處在同一水平面的連接線和邏輯單元在一個三維的角度來解決。具體來說，就是把連接線都去掉，把邏輯單元都“擠”在一起，再用波導管，也就是光來替代傳統的金屬連接線。這樣做的好處，是在單位面積內的邏輯更緊密。另外，光傳遞信息不會損耗能量，而且電子也容易控制，因此功率可以減少許多。與此同時，由于邏輯單元的距離更近，計算速度也大大提高了。“從微觀的角度來說，我的愿景是在將來能夠把光子和電子有機結合，光子用來傳送信息，電子用來計算。”Stan這樣表示。

芯片技術遙遙領先

Stan向記者展示了一張通過原子顯微鏡拍攝的隨機存儲器的照片。“這個存儲器的每一個存儲單元都比世界上最小的細菌還小，它的存儲密度是每平方厘米100GB。”Stan告訴記者，由于每個存儲單元都很小，因此有些單元可能會出現故障。為了保證存儲單元的可靠性，Stan和他領導的小組采用的辦法是用一個額外的單元再加上一個數學理論技術，來支持和保證它“又密又便宜又可靠”地進行存儲。“這個存儲器技術實際上很像我們所說的印刷技術，它和原來的半導體技術是完全不同的。半導體講求最小尺寸，而我們實驗室中的最小尺寸和市場上目前的最小尺寸相比，領先了至少10年。”

根據美國《Small Times Magazine》在全世界范圍內的調查，在微納米（芯片技術）領域，惠普公司的專利和發明最多，也被該雜志認為是最先進的。據Stan介紹，惠普的微納米技術已經開始在惠普的打印機中應用，同時還通過授權的方式，與一些生產廠商展開合作。盡管Stan未透露惠普對QSR小組在研發上的投入，不過他表示，在未來的3～4年時間里，通過技術轉讓的資金收入，就可以讓實驗室達到收支平衡的狀態。

“雖然惠普公司不是一家純粹意義上的芯片廠商，但是惠普公司一直致力于芯片設計。舉例來說，惠普每年設計生產的芯片，如果按照面積來計算的話，將是英特爾的4倍。”Stan表示。他指出，現在的計算機里，實際上CPU只有10%的時間是真正在做工作，另外90%的時間都是在等待。如果業界有辦法把CPU閑置的時間利用起來的話，現有的計算能力就會得到一個巨大的提高。

鏈接:惠普實驗室量子科研小組大事記

1999年，發明第一個電子開關式分子接口；

2000年，在MIT（麻省理工學院）技術回顧中，上述發明被評為“2000年最重要的五項專利技術”之一；

2002年，Stan Williams被《Scientific American》評選為“50位頂級技術領袖”之一;同年，該實驗室發明世界上最高密度的電子尋址存儲器；

2005年，發明交叉點陣邏輯門，并提出發明電路設計編碼理論；

2006年，“交叉點陣邏輯門”被中國科學界評選為“2005年世界十大科技進展”第三名。