对话(1)
敢于预测晶体管未来的杰出人士亚博真人yabo.at包括:Gabriel Loh, Sri Samavedam, Sayeef Salahuddin, Richard Schultz, Suman Datta, tsujae King Liu和H.-S。菲利普王。
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100周年纪念晶体管的发明将发生在2047年。那时晶体管会是什么样子?它们会像今天一样成为关键的计算元素吗?亚博真人yabo.at我们向世界各地的专家询问了他们的预测。
2047年的晶体管会是什么样子?
一位专家说，预计晶体管的种类会比现在更多。正如处理器已经从cpu进化到包括gpu、网络处理器、AI加速器和其他专用计算芯片一样，晶体管也将进化到适合各种用途。“设备技术将成为特定于应用领域的技术，就像计算架构已经成为特定于应用领域的技术一样，”他说H.-S。菲利普王他是IEEE Fellow，斯坦福大学电气工程教授，前副总裁台积电的企业研究．
尽管有各种各样的变化，但基本的工作原理——开关晶体管的场效应——很可能保持不变Suman达塔他是IEEE Fellow，佐治亚理工学院电气和计算机教授，多所大学纳米技术研究中心主任提升．该设备的最小临界尺寸可能为1纳米或更小，使设备密度达到每平方厘米10万亿刘祖宰他是IEEE Fellow，加州大学伯克利分校工程学院院长，也是IEEE的成员英特尔的董事会．
“可以肯定的是，2047年的晶体管或开关架构已经在实验室规模上得到了演示”——sri Samavedam
专家们似乎一致认为，2047年的晶体管将需要新的材料，可能需要一个堆叠或3D架构，在计划中的互补场效应晶体管(cet，或3D堆叠CMOS)的基础上进行扩展。[有关cet的更多信息，请参见“将摩尔定律推向新高度达塔说，晶体管通道现在与硅平面平行，为了继续增加密度，可能需要变得垂直。
AMD高级研究员理查德•舒尔茨的研究表明，开发这些新设备的主要目标将是电力。他说:“重点将放在降低功率和对先进冷却解决方案的需求上。”“需要重点关注在较低电压下工作的设备。”
25年后，晶体管还会是大多数计算机的核心吗?
很难想象一个没有晶体管的计算世界，但是，当然，真空管曾经是数字开关的选择。量子计算的启动资金并不直接依赖晶体管，达到14亿美元麦肯锡公司(McKinsey & Co.)的数据。
但电子器件专家表示，到2047年，量子计算的进步还不足以挑战晶体管。“晶体管仍然是最重要的计算元素，”他说Sayeef萨拉赫丁他是IEEE会员，加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授。“目前，即使有一个理想的量子计算机，与经典计算机相比，潜在的应用领域似乎相当有限。”
斯里兰卡Samavedam欧洲芯片研发中心Imec负责CMOS技术的高级副总裁张瑞敏对此表示赞同。Samavedam说:“对于大多数通用计算应用来说，晶体管仍将是非常重要的计算元素。”“人们不能忽视几十年来晶体管不断优化所实现的效率。”
2047年的晶体管已经发明了吗?
25年是一段很长的时间，但在半导体研发领域，这并不长。Samavedam说:“在这个行业，从(展示一个概念)到引入制造通常需要20年左右的时间。”“可以肯定的是，2047年的晶体管或开关架构已经在实验室规模上得到了演示”，即使所涉及的材料不会完全相同。King Liu在大约25年前与伯克利的同事一起演示了现代FinFET，他对此表示赞同。
但2047年的晶体管已经在某个实验室里的想法并不是所有人都认同的。萨拉赫丁就认为它还没有被发明出来。“但就像20世纪90年代的FinFET一样，我们有可能对未来晶体管的几何结构做出合理的预测，”他说。
AMD的舒尔茨说，你可以在由2D半导体或碳基半导体制成的3d堆叠设备中看到这种结构。他补充说:“尚未发明的设备材料也可能在这段时间内得到应用。”
2047年，硅还会是大多数晶体管的活跃部分吗?
专家们说，大多数器件的核心，即晶体管通道区域，仍将是硅，或者硅锗——已经在侵入——或者锗。但在2047年，许多芯片可能会使用今天看来很新奇的半导体。这些可能包括氧化物半导体，如铟镓锌氧化物;二维半导体，如金属二卤钨;以及一维半导体，比如碳纳米管。Imec的Samavedam说，甚至还有“其他尚未发明的东西”。
“晶体管仍将是最重要的计算元素”——sayeef Salahuddin
AMD高级研究员、IEEE Fellow Gabriel Loh指出，硅基芯片可能会与使用新材料的芯片集成在同一个封装中，就像处理器制造商今天将使用不同硅制造技术的芯片集成在同一个封装中一样。
在2047年，器件的核心半导体材料甚至可能不是核心问题。“通道材料的选择基本上取决于哪种材料与构成设备其他部分的许多其他材料最兼容，”萨拉赫丁说。我们知道很多材料与硅的结合。
2047年，晶体管在哪些地方会普遍存在?
无处不在。不,我是认真的。专家们确实希望某种程度的智能和感知能渗透到我们生活的方方面面。这意味着设备将附着在我们的身体上，并被植入其中;嵌入各种基础设施，包括道路、墙壁和房屋;编织进我们的衣服;坚持我们的食物;在谷地的微风中摇曳;监控每条供应链的每一步;还在没人想到的地方做了很多其他的事情。
晶体管将出现在“任何需要计算、指挥和控制、通信、数据收集、存储和分析、智能、传感和驱动、与人类互动或进入虚拟和混合现实世界的入口入口”的地方，斯坦福大学的Wong总结道。
本文以“2047年的晶体管”为题发表在2022年12月的印刷版上。
