替代硅基芯片的六种可能路径

本文搬运自本人高中时期CSDN博客，若图片加载不出来，可到原文查看：https://blog.csdn.net/zhangtingxiqwq/article/details/161535586

根据我的了解，在摩尔定律即将失效的当下，硅基芯片面临以下问题：

1. 测不准

2. 量子隧穿效应

3. 电子互扰

目前台积电的工艺已经逼近1.4nm了，再往下必然会遇到相应的问题。

而当前的解决办法是，用封装代替性能的提升，比如CoWoS技术。

而未来，是否存在新的底层逻辑呢？以我当前比较粗略的认知水平，我从各个渠道了解到，可能存在以下六种路径：

一、碳基

碳基的路线主要基于碳纳米管在一定条件下可以用半导体性，也是目前最成熟的一条线路。

现在碳基芯片已经能够制出来了，但仍然面临成本较高、良品率较低等问题。

二、光子

用光子代替传统电子，是另一个研究的方向。

光子的优点也很明显：

1. 传输速率快

2. 散热（热耗散极低）

3. 光子质量远小于电子质量

三、存算一体和存内计算

目前制约算力的其实往往不是处理器本身，而是处理器和内存之前的“内存墙”

而存算一体和存内计算就可以很好打破内存墙，同时颠覆冯诺依曼体系。

但也存在缺点：这一类的设计只对解决特定的问题有用，比如涉及到ai大规模矩阵运算时会有显著优势。因此通用性不强。

四、类脑

类脑芯片的核心是直接培养人的神经元，用人的神经元进行运算。

目前已经有一些初步的产品做了出来了。

其优点是明显的：

1. 人类可以凭借极低的热量摄取获得极高的运算能力，这是传统硅基芯片做不到的。

但也存在缺点：

1. 目前人脑的机制其实尚未探究清楚

2. 成本

五、量子

量子芯片、量子计算也是目前吵得很火的一个概念，但是它其实只在一些特定问题上具有极其强大的优势，比如：

1. 密码破译

2. 加密货币、区块链

3. 生物、化学结构的预测

在上面几个方面，量子计算可以直接颠覆传统的计算方式。毕竟量子计算的底层逻辑都不一样。

但同时，也面临如下问题：

1. 通用性不强：量子计算无法很好拆分任务，因为量子纠缠的状态一旦被打破会直接坍缩

2. 算法较少：量子计算目前基于的是几种基础的线性代数运算，学术界都搞不出很多的算法来

六、三进制

这条路径现在时不时也有人提到，以-1、0、+1三个状态。其优势是明显的，指数级运算能力的提升。

但是目前面临如下问题：

1. 没人愿意认真去搞

2. 如果实现了，所有上层的建筑全部要重写。生态很难建立

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这是我目前认为比较有可能的几种路线，由于本人认知有限，这里仅介绍当前的一些思路认真。

本人还需学习。