IBM研發(fā)新型芯片技術(shù)：無需持續(xù)供電

導(dǎo)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(jī)構(gòu)找到了一種新的方法，能夠讓計(jì)算芯片無需持續(xù)供電，有望解決計(jì)算機(jī)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(yù)測，不出20年，計(jì)算設(shè)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(xué)發(fā)現(xiàn)找到了一種截然不同的制造計(jì)算設(shè)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(xué)家。他們找到了將天然絕緣體——金屬氧化物材料轉(zhuǎn)換為導(dǎo)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(zhuǎn)換成導(dǎo)體，或?qū)?dǎo)體轉(zhuǎn)換成絕緣體實(shí)際上并非什么新鮮事了。該機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的不同之處在于，這些狀態(tài)的轉(zhuǎn)化是穩(wěn)定的，即使關(guān)閉流經(jīng)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(shè)備、桌面電腦、服務(wù)器還是其它，都離不開一個關(guān)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(shù)，計(jì)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(jì)算設(shè)備用戶，每天可能都會被如下問題所困擾：手機(jī)電池?fù)尾贿^一天；筆記本散發(fā)的熱量炙烤你的大腿；PC風(fēng)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(gòu)師更能夠敏銳地察覺到電源效率低下帶來的影響，因?yàn)槟抢锏拇罅糠?wù)器將消耗更多的電力，產(chǎn)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(dāng)電流流經(jīng)計(jì)算設(shè)備內(nèi)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(chǎn)生熱量。這些熱量不容小覷，如果沒有配備散熱片、水冷或風(fēng)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(jì)算機(jī)通過開關(guān)晶體管來處理信息，生成二進(jìn)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(guān)，“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(guān)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(chǎn)生的熱量也會大大減少。

對于以上設(shè)想，IBM Research團(tuán)隊(duì)聲稱他們研發(fā)的可變狀態(tài)金屬氧化物正好可以實(shí)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(jīng)元間的跨突觸接觸。人類大腦的處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)今計(jì)算設(shè)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(jīng)非常明確。加入這種技術(shù)可以加以改進(jìn)并應(yīng)用到實(shí)際的處理器和內(nèi)存芯片中，那么它將催生一類全新的電子設(shè)備，這類設(shè)備對電力的需要幾乎為零。試想如果一部智能手機(jī)擁有了該技術(shù)，雖然屏幕、揚(yáng)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(jì)。

IBM的這一發(fā)現(xiàn)要應(yīng)用到實(shí)處還需要大量的研究和實(shí)踐。帕金解釋稱，要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)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(diǎn)。

歸根結(jié)底，IBM的這一突破是下一代計(jì)算機(jī)變革來臨前的眾多潛在技術(shù)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(shù)來取代它?，F(xiàn)在，我們還是先給硅谷想一個新名字吧！