美國時間6月14日,在因特網上出現了一條與眾不同、充滿詼諧的文章。發表者是美國優利系統(Unisys)。文章內容充滿了歉意,稱“在世界上首先將電腦商業化,結果導致了IT(資訊化)社會,對此深表歉意”。
文章的開頭這樣寫道:“50年前的今天,即1951年6月14日(美國時間)Unisys開發出了世界上第一台商用電腦‘UNIVAC I’。當時根本沒有想到會因此而引發今天高科技時代的到來,對此,謹向諸位致以誠懇的歉意”。
接下來的“致歉辭”為:“正是由於我們不慎將電腦商業化,以致於今天為許多人增添了麻煩。例如由於導入了e運營體制,使得很多人在商務活動中再也不能以研修為名前往Cancun(加勒比海的旅遊勝地)了。由於因特網的普及,上班時間也失去了原來‘定時’限制”。
那麼,從此以後優利是不是還會在“60週年”、“70週年”的時候也能重復上述的道歉呢?由於過於方便而給我們帶來麻煩的幾何速度、或者Dog Year(據説狗的時間比人類快7倍,1 dog year=1.714 months--譯者注)般的變化今後一定還會持續下去嗎?
不管是“60週年”還是“70週年”,筆者以為優利公司還是不要再道歉的好。因為對這種Dog Year般的最終結局,目前筆者還多少有點懷疑。
離生死線僅有一步之遙
“一直保持著上升勢頭,來勢兇猛”。雖然最近稍微有點減速趨勢,但如果談及20世紀最後10年到現在的IT發展情況,都會作出以上結論。不再單純地稱為IT,而是冠以“革命”的頭銜叫做IT革命,這種説法的劇增也表明瞭它給社會與生活帶來的巨大衝擊。
毫無疑問IT革命是由“電腦功能 性能的提高”以及“因特網(網路)的爆髮式普及”這兩個車輪牽動的。圍繞這兩個車輪,出現了各種各樣的應用、服務、解決方案,真可謂是IT之花遍地盛開。
但在高速運動中兩個車輪如果不能協調一致會出現什麼情況呢?假如電腦這個輪子突然停下來會是什麼樣呢?
在IT行業有一條法則恰如其分的表達了“電腦功能 性能提高”的發展趨勢。這就是美國英特爾的創始人Gordon Moore在1965年提出的“摩爾法則”。本來法則説的是“半導體的整合度與速度每年增長1倍”,但隨後修改成了“18個月增長1倍”,同時也將“半導體”替換成了“微處理器”,並在擴大解釋為“電腦的性能為3年翻2番”後流傳開來。
摩爾法則是以半導體的細微化趨勢為基礎的。由於半導體的設計規則逐年細微化,每個LSI在可整合的電晶體數目不斷增加的同時,工作頻率也不斷提高。而且根據半導體生産成本的特點,據説“每過1年半,就可以以幾乎相同的價格買到性能與容量提高1倍的微處理器與記憶體”,真是一個“美味”法則!
但自從Moore先生在專業雜誌《Electronics》上披露摩爾法則以來已經過去了35個年頭。但眼看著這一法則已經逼近了極限。再想微化半導體加工技術也沒有餘地了,因為加工尺寸已經接近幾個原子(最近的研究中,被稱為門酸化膜的部分為3個原子)的厚度。根據“Scaling法則”這一半導體設計方法,今後能處理尺寸的原子數目肯定要減少到2個、1個的程度。曾為商業與生活帶來許多諸多恩澤的“上升勢頭”的終結已近在眼前。
當然,與現行的硅技術不同的半導體研究及原子水準的“奈米技術”,以及在電腦方面被稱為“量子電腦”等技術的開發也正在進行之中。但當前面臨的課題卻堆積如山。要保持“價格不變且持續增長”這一良好勢頭已經不是輕而易舉的事情了。
何時到達極限?
眼看摩爾法則大限將至,對此美國IBM與英特爾採取了截然不同的措施。IBM公司覺得基於摩爾法則的“提高整合度”與“高速化”實在難以兩全其美,於是決定向重視後者的方向發展。而英特爾公司則一如既往,力爭使整合度和速度齊頭並進。
在京都召開的國際學會“2001 Symposium on VLSI Technology”上,IBM公司宣佈已經開發出將半導體速度提高35%的新技術,這項名為“Strained Silicon”的半導體技術是將硅片拉長變薄後使之保持一定的張力,以此提高電子的移動速度。在發表此項技術時IBM公司表示:“電晶體已經接近到原子水準,單純小型化已經變得很困難了”。
而英特爾公司則朝著將現有半導體構造發展到極限的方向前進,並在同一國際學會上詳細介紹了柵極長度僅為0.02μm的電晶體技術,其中英特爾公司研究員兼半導體製造技術開發負責人Robert S.Chau在宣佈確認柵極長度為0.02μm電晶體的同時,很自信地表示“2007年微處理器將整合10億隻電晶體,工作頻率達到20GHz”。
但極限究竟何時到來呢?
縱觀業界有關人士的發言,2010年至2015年期間將會有一個轉機。Robert S.Chau于6月12日在東京召開的記者招待會上做了如下表述:“作為研究人員,如果憑良心説,何處是極限還説不清。但2009年之前,在目前的半導體技術基礎上還可有進一步微化加工工藝的可能性”。英特爾主管技術的高級副總裁Albert Yu也在去年夏天的記者招待會上表示“摩爾法則在今後10~15年內仍然有效”。
在筆者採訪NEC、東芝、富士通這些大型半導體廠商的LSI設計人員時,他們也表示快的話10年,最晚15年之內極限就要到來。
一位技術負責經理這樣説道:“也許是由於Dog Year的原因,最近總是被眼前事情所困。雖然沒有時間考慮那麼長遠的事情,但總覺得今後10年左右技術上的發展趨勢不會改變。但是,10年以後恐怕就不是目前的硅電晶體構造所能夠滿足的了”。
有可能轉危為安?
至今為止,半導體已經經歷了多次的極限論,但每次都通過研究人員的努力成功地避免了危機。去年獲得諾貝爾獎的積體電路(IC)發明者Jack S. Kilby説:“最近流傳著積體電路的極限與半導體技術的死亡,但這是被不恰當地誇大了的看法。技術研究人員今後仍能突破極限,繼續提高整合度”。
但此次面對的是“原子”這一物理極限,無法否認這是一個過於強大的對手。即使在技術上能設法取得突破,確立批量生産技術,但不可能輕而易舉地實現象目前這樣的低成本製造。
當然,也有意見認為“不是還有10年時間嗎?”但是請不要忘記。要讓技術達到成熟,正好需要一定的時間。因此即使是10年,也不能肯定這個時間足夠用來發展技術。如果將半導體結構的轉型時間定為2010年的話,現在推出新的替代技術才又可能來得及。從某種意義上,可以説IT革命已經處在了生死線上。
“這次難關恐怕不好過”,這是筆者關注業界這10多年的真切感受,當然我們還是期待著象相撲場上那樣腳踩底線、最後“反敗為勝”的絕技佳話的出現……
人民日報 2001年06月22日