IBM研发新型芯片技术:无需持续供电

2013-04-03 09:44:07来源: 新浪科技

      专家普遍预测,不出20年,计算设备核心处理器的性能将触及硅基芯片的物理极限,届时摩尔定理将走到尽头。最近,一个重大的科学发现找到了一种截然不同的制造计算设备的方法,有望突破这一限制。

  这一突破性发现来自IBM Research的材料学家。他们找到了将天然绝缘体——金属氧化物材料转换为导电性金属的方法。更妙的是,这一过程是可逆的。

  IBM Research研究员斯图尔特·帕金(Stuart Parkin)称,将绝缘体转换成导体,或将导体转换成绝缘体实际上并非什么新鲜事了。该机构发现的不同之处在于,这些状态的转化是稳定的,即使关闭流经这些材料的电源,这种状态变化依然稳定。这就是这一发现的伟大之处。

  它的意义在于:不管是移动设备、桌面电脑、服务器还是其它,都离不开一个关键的问题:电源效率极其低下,发热量巨大。如今,利用IBM的这一技术,计算芯片无需持续供电,发热问题迎刃而解。

  作为一个普通计算设备用户,每天可能都会被如下问题所困扰:手机电池撑不过一天;笔记本散发的热量炙烤你的大腿;PC风扇发出闹哄哄的嗡嗡声让你不得清净。数据中心的软件管理员和硬件架构师更能够敏锐地察觉到电源效率低下带来的影响,因为那里的大量服务器将消耗更多的电力,产生更多的热量。这些热量反过来作用于冷却系统,又要消耗更多的电力。

  电源效率低下有诸多原因,而硅基芯片工作时必须时刻通电无疑是一个根本原因。当电流流经计算设备内部处理器的那些非常微小的晶体管时,电流泄漏在所难免。同时,有源晶体管和泄露的电流都会产生热量。这些热量不容小觑,如果没有配备散热片、水冷或风扇冷却系统,这些热量足以把处理器熔化。

  IBM Research称,现在的计算机通过开关晶体管来处理信息,生成二进制的“1”和“0”。这样一来,处理器的操作就依赖于晶体管的两种状态:开或关,“1”或“0”,但一直离不开电流的作用。但试想一下,如果你可以通过“微爆流”式的电流来开关晶体管,而不依赖于持续不断的电流,这将节省巨大的电力,产生的热量也会大大减少。

  对于以上设想,IBM Research团队声称他们研发的可变状态金属氧化物正好可以实现。帕金解释称,这种超低功耗的工作方式类似于人类大脑神经元间的跨突触接触。人类大脑的处理能力远远优于当今计算设备的处理器,但消耗的能量仅为后者的百万分之一。

  意义已经非常明确。加入这种技术可以加以改进并应用到实际的处理器和内存芯片中,那么它将催生一类全新的电子设备,这类设备对电力的需要几乎为零。试想如果一部智能手机拥有了该技术,虽然屏幕、扬声器和无线模块仍需要电力,但处理器和存储芯片对电源的消耗将可以忽略不计。

  IBM的这一发现要应用到实处还需要大量的研究和实践。帕金解释称,要实现稳定的状态转换,使用的液体需要具备能够更高效地使用纳米通道来传递的特征,这是他与他的同事目前研究的重点。

  归根结底,IBM的这一突破是下一代计算机变革来临前的众多潜在技术之一,最终能否成功还有待时间证明。不过可以肯定的是,硅基芯片性能的提升将受物理极限的限制将不是什么大不了的事了。诚然,硅基芯片的时代或许即将过去,但我们有其它新兴的技术来取代它。现在,我们还是先给硅谷想一个新名字吧!(朱飞)

关键字:IBM  芯片

编辑:陈盛锋 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2013/0403/article_8890.html
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