高芯圈 芯片半导体资讯网 他们正在用“光”,照亮芯片的未来

他们正在用“光”,照亮芯片的未来

作者:匿名    来源:半导体行业观察   
浏览:857    发布:2021-12-30 09:24:22

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因为各种报道的科普,大家对以往神秘的芯片已经有了很广泛的认识。但有一点也许并不是每一个人都知道的——那就是我们平时所谈的芯片大多数是所谓的基于硅材料制造的传统CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor:互补式金属氧化物半导体)芯片。


过去几十年里,这种类型的芯片成为了包括静态随机存取内存、微控制器、微处理器、图像传感器与其他数字逻辑电路系统的制造选择。而为了让其性能满足终端的需求,工程师也在持续推动这类芯片工艺从早期的微米微缩到7nm、5nm甚至3nm。


但因为各种各样的原因,这种传统观念芯片的制造工艺进入了瓶颈期。然而,正如大家所看到的一样,在进入AI时代之后,行业对性能的提升需求不减反增。在当前环境下,这就意味着行业需要新鲜血液,曦智科技所推动的“光子芯片”就成为了其中的一个候选。


传统芯片遇挑战,“光”成为新选择


如上文所说,传统芯片陷入了困境。按照曦智科技创始人兼CEO沈亦晨博士所说,这主要体现在算力遇到了瓶颈。具体而言,则由以下几个方面造成的:


首先,在过去近50年里,晶体管的密度可以每18到20个月翻一倍。这是大家所谓的28纳米、12纳米、7纳米、5纳米和未来3纳米制程的目的。但从物理角度来讲,因为一个原子大小就接近0.3纳米,那就意味着3纳米的制程已经非常接近物理极限。


“所以我们认为纳米制程的后续演进,不可能像过去50年那样可以不断地将晶体管数量集成度翻倍。”沈亦晨博士补充说。


其次,从功耗和发热角度看。2015年以后,随着晶体管越来越小,芯片出现了一个比较严重的问题——那就是晶体管上的“隧穿现象”。这就会让电子可以连续地从一个门流向下一个门,而不是停留在预期的逻辑门内。换而言之,晶体管不可能再处于关闭状态。


此外,即使可以继续把晶体管做得更小,但单个晶体管在进行运算时的功耗却没办法进一步降低,片上的热也无法更有效散发出去,这也成为了传统芯片进一步提高算力的又一个瓶颈。


最后,为了进一步提升算力,业界正在采用增大芯片面积的方式。虽然能耗比并不是随面积正比例提升,但随之拉长的铜导线会使得芯片的功耗正比例增加,这又制约了芯片的突破。


“为此我们认为,‘光’是最适合解决这些困境的底层技术”,沈亦晨告诉记者。


他指出,在数据搬运上面,光已在光通信领域充分证明其领先性和优势了。目前包括数据中心里服务器和服务器之间在内的所有长距离通信的数据都是通过光纤代替铜导线进行的。由此可见,光进入到芯片去帮助运算是一个必然的方向;他同时谈到,现在大数据人工智能越来越多都是在做线性运算,而曦智科技恰好发明了用光高效做线性计算的一种方式。


不过正如沈亦晨所说,曦智科技的方案不是一个纯光的计算。


来源:半导体行业观察

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