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IBM研發(fā)新型芯片技術：無需持續(xù)供電

時間：2013年4月5日

　　導語：美國科技博客ReadWrite今天發(fā)表署名布萊恩·普羅菲特（Brian Proffitt）的文章稱，IBM旗下研究機構找到了一種新的方法，能夠讓計算芯片無需持續(xù)供電，有望解決計算機電力利用效率低下、發(fā)熱量巨大的難題。

　　以下是文章全文：

　　專家普遍預測，不出20年，計算設備核心處理器的性能將觸及硅基芯片的物理極限，屆時摩爾定理將走到盡頭。最近，一個重大的科學發(fā)現(xiàn)找到了一種截然不同的制造計算設備的方法，有望突破這一限制。

　　這一突破性發(fā)現(xiàn)來自IBM Research的材料學家。他們找到了將天然絕緣體——金屬氧化物材料轉換為導電性金屬的方法。更妙的是，這一過程是可逆的。

　　IBM Research研究員斯圖爾特·帕金（Stuart Parkin）稱，將絕緣體轉換成導體，或將導體轉換成絕緣體實際上并非什么新鮮事了。該機構發(fā)現(xiàn)的不同之處在于，這些狀態(tài)的轉化是穩(wěn)定的，即使關閉流經這些材料的電源，這種狀態(tài)變化依然穩(wěn)定。這就是這一發(fā)現(xiàn)的偉大之處。

　　它的意義在于：不管是移動設備、桌面電腦、服務器還是其它，都離不開一個關鍵的問題：電源效率極其低下，發(fā)熱量巨大。如今，利用IBM的這一技術，計算芯片無需持續(xù)供電，發(fā)熱問題迎刃而解。

　　作為一個普通計算設備用戶，每天可能都會被如下問題所困擾：手機電池撐不過一天；筆記本散發(fā)的熱量炙烤你的大腿；PC風扇發(fā)出鬧哄哄的嗡嗡聲讓你不得清凈。數(shù)據(jù)中心的軟件管理員和硬件架構師更能夠敏銳地察覺到電源效率低下帶來的影響，因為那里的大量服務器將消耗更多的電力，產生更多的熱量。這些熱量反過來作用于冷卻系統(tǒng)，又要消耗更多的電力。

　　電源效率低下有諸多原因，而硅基芯片工作時必須時刻通電無疑是一個根本原因。當電流流經計算設備內部處理器的那些非常微小的晶體管時，電流泄漏在所難免。同時，有源晶體管和泄露的電流都會產生熱量。這些熱量不容小覷，如果沒有配備散熱片、水冷或風扇冷卻系統(tǒng)，這些熱量足以把處理器熔化。

　　IBM Research稱，現(xiàn)在的計算機通過開關晶體管來處理信息，生成二進制的“1”和“0”。這樣一來，處理器的操作就依賴于晶體管的兩種狀態(tài)：開或關，“1”或“0”，但一直離不開電流的作用。但試想一下，如果你可以通過“微爆流”式的電流來開關晶體管，而不依賴于持續(xù)不斷的電流，這將節(jié)省巨大的電力，產生的熱量也會大大減少。

　　對于以上設想，IBM Research團隊聲稱他們研發(fā)的可變狀態(tài)金屬氧化物正好可以實現(xiàn)。帕金解釋稱，這種超低功耗的工作方式類似于人類大腦神經元間的跨突觸接觸。人類大腦的處理能力遠遠優(yōu)于當今計算設備的處理器，但消耗的能量僅為后者的百萬分之一。

　　意義已經非常明確。加入這種技術可以加以改進并應用到實際的處理器和內存芯片中，那么它將催生一類全新的電子設備，這類設備對電力的需要幾乎為零。試想如果一部智能手機擁有了該技術，雖然屏幕、揚聲器和無線模塊仍需要電力，但處理器和存儲芯片對電源的消耗將可以忽略不計。

　　IBM的這一發(fā)現(xiàn)要應用到實處還需要大量的研究和實踐。帕金解釋稱，要實現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)轉換，使用的液體需要具備能夠更高效地使用納米通道來傳遞的特征，這是他與他的同事目前研究的重點。

　　歸根結底，IBM的這一突破是下一代計算機變革來臨前的眾多潛在技術之一，最終能否成功還有待時間證明。不過可以肯定的是，硅基芯片性能的提升將受物理極限的限制將不是什么大不了的事了。誠然，硅基芯片的時代或許即將過去，但我們有其它新興的技術來取代它。現(xiàn)在，我們還是先給硅谷想一個新名字吧！

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