许居衍院士:下一波芯片技术的创新前瞻

王莹

编者按：2021年10月16日，无锡，在“2021中国物联网大会”期间，电子产品世界和中国电子学会联合主办了“智慧物联网创新技术应用高峰论坛”，许居衍院士做了主题演讲，从物理角度分析了物联网的挑战，预测了未来的新兴范式。

1从物理角度看物联网的挑战

随着物联网（IoT）的发展，带来了数据洪流，对数据处理带来了巨大挑战。

许居衍院士是物理专业出身，从物理挑战的角度看，实际上我们没有进行物理计算。物理计算最重要的是模拟计算，1960年曾出现过，但是很快就被淹没了。许院士认为，现在应该重视涉及新的算法、编程、控制的模拟计算了。

现有技术难以满足未来需要。

●摩尔定律还在延续，只是速度会减慢。过去是每18个月性能翻一番，到2005年时，变成每3.5年翻一番。那时几何等比例缩小是不能用的，因玻尔兹曼统计法在物理层面行不通了。在2015年是6年翻一番，尽管人们做了很多的努力，例如改用了纳米制程、采用新材料等，但材料层面的量子效应出来了。到现在为止已经是要20年翻一番（如图1）。原因之一是功耗已碰墙，因为半导体器件发热很厉害。

●冯·诺伊曼架构已经不能满足需要。因为该架构需要不断地在存储和计算之间搬运数据，消耗了一半甚至绝大部分的工作量，而逻辑处理只占很小的部分。

2今后会有哪些新技术？

因此，人们寄希望于技术创新。这些新技术需要满足的条件是：1集成度可以提高，且成本不能太高;2开关速度快;3能效高;4处理信息功能优于CMOS。……