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系统与设计
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更小、更快、更便宜——但不同

随着电子产品开始发挥更大的作用,这些指标正被赋予新的意义。

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“更小、更快、更便宜”的老口号已经从芯片层面转移到了电子系统层面,这引发了一些有趣的问题,即真正的价值是在哪里产生的。

至少在未来十年里,登机口尺寸、线路宽度和空间将保持几乎直线的变化。利用EUV在纳米尺度上打印三维特征的能力是一项重大突破,它花了十多年时间和数十亿美元来完善。再加上定向自组装、纳米压印、自对准双、四重图案以及一些设备,将这些特征缩小到1x nm范围的能力不仅是可能的,而且是非常有可能的。

但让系统变小的并不是芯片。它是一种使用电子设备来完成以前机械或手工工作的能力。由控制电子系统的中央大脑管理的汽车,远比一个人控制一组微调但大得多的机械部件灵活和准确得多。随着汽车从电子辅助转向自动驾驶,这种转变将在未来十年继续发展。

是既定的,但即使在这里,意义也发生了变化。挑战不仅在于更快地处理数据。现在的问题是如何更快地转移更多的数据。这已经不仅仅是一个芯片的问题了。它经常涉及系统级架构决策,从边缘设备到云,以及介于两者之间的各种中级处理岛。它还逐渐涉及到将多个芯片放入单个包中,可以针对特定的数据类型进行调优。

然而,使系统更快的最大障碍不再仅仅是架构。真正的看门人是电力,这从芯片一直延伸到电网。在芯片/封装层面,需要解决的关键问题是热量和噪声。热量由复杂的电源管理方案调节,当系统温度过高时,时钟频率就会降低。噪音是由于更细的电线和介质,以及更多的数字和模拟元件被封装在一个设备中。

在更大的系统级别上,对处理能力的需求提出了许多问题,即是否能够使用相同或更少的能力处理更多的数据。在美国的某些地区,没有足够的电力来为大型数据中心供电和冷却。如果对比特币挖矿的估计是正确的——世界上约3%的能源用于挖矿——那么当数据中心不得不处理由自动驾驶汽车、机器人、无人机和数百亿其他传感器产生的越来越多的数据时,会发生什么?

更便宜的过去只是一张餐巾纸上简单的金融方程式,但现在已经不一样了。虽然在高级节点上生产芯片的成本越来越高,但基于这些芯片提供的功能数量,利用这些芯片的系统的成本越来越低。然而,成本已经演变成一个多方面的等式。如果芯片的质量随着时间的推移而提高,那么总拥有成本就会下降,设备确实会更便宜。如果质量保持不变,系统在几年后开始出现故障,那么成本就会上升。同样地,如果系统可以被黑客入侵,金融方程式就会发生完全不同的变化。

因此,系统仍在变得越来越小,越来越快,而且可能越来越便宜,即使电子内容变得越来越大,由更小和更快的组件组成,并且单个更贵。这对真正的价值在哪里被创造,以及谁将从这些转变中获利,有着一些有趣的影响。



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