我们会看到十年内最后一款最好的智​​能手机吗?

阿斯麦(先进半导体材料光刻) 刚刚开始发货

。这让我思考,它的终点在哪里?多小才算太小?智能手机行业是否即将遇到物理瓶颈?事实证明,答案比简单的是或否要复杂一些。

摩尔定律还适用吗?

摩尔定律(或一些工程师和物理学家喜欢称之为摩尔趋势)是英特尔联合创始人戈登·摩尔的观察结果。它表示,微芯片上的晶体管数量每两年就会增加一倍,而成本增加却很少。在很长一段时间内,这一点基本上都是正确的,这让我们每年都会对旗舰智能手机的性能进行升级。

但随着芯片组尺寸的减小,制造它们的可行性也随之减小。良率越来越差,成本因素也开始慢慢蔓延。例如,三星代工厂 (Samsung Foundry) 最近开始将良率降至 10%,这对其生产计划造成了阻碍

但自 2010 年代以来,摩尔定律一直被一些人忽视,原因还有另外一个原因。

现代芯片测量只是营销

我们最近看到 3 nm 芯片组开始应用于我们的旗舰手机,并且我们已经听说 2 nm 芯片的工作已经开始。但这些测量并不真正准确:它们更多的是让普通外行人了解芯片设计改进的一种方式。

直到 2010 年左右,这些测量结果实际上与晶体管内元件的尺寸有关。到目前为止,我们还看到处理器时钟速度的巨大改进,但此后速度已显着减慢。

随着制造商开始突破其尺寸的物理极限,他们开始想出更新的芯片制造方法。随着这些新方法的进一步发展,这些新方法本质上使得纳米测量变得越来越不准确。目前的测量结果更多地用于营销,而不是任何实际的尺寸解释。

简而言之,您的旗舰手机并不是真正运行在 3 nm 芯片组上。 3 nm 是该公司决定将其标记为的任何名称,它仅代表一种更新的型号而不是其他任何东西。

不确定性原理可能会阻碍一切进步

还有另一个问题:海森堡的测不准原理。每个人最喜欢的流行语的定义原则:量子计算。用最简单的话来说,我们最终将达到量子不确定性将导致不可能制造任何可行的东西的地步。量子不确定性是原子尺度上粒子的质量:使得它们非常不可预测且难以测量。

1 nm 芯片组并不一定是终结。就在几年前,人们还想知道我们是否能够突破 5 纳米的障碍。每当进展出现放缓迹象时,就会有人想出新的方法来继续前进,就像 2010 年左右发生的情况一样。

因此,尽管我们将来可能会进入 0.7 纳米甚至更小的尺度,但除非我们看到另一个突破,否则我们最终将看到摩尔定律的终结。不确定性原理虽然不是进步放缓的直接原因,但最终会给我们带来硬性限制。在电子开始表现不稳定并引发问题之前,我们只能达到这么低的水平。

我们会看到进步在十年内停止吗?

如果说我一直相信一件事,那就是人类的聪明才智。人类不屈不挠的精神是很难被打破的,尤其是在科学进步方面。很容易说,当我们获得 1 nm 手机时,我们将不再看到改进,但老实说,我不相信这是真的。

ASML 会想出一些更疯狂的东西,或者有人会发明一种全新的芯片制造方法。谁知道呢,我们甚至可能会看到激进的科幻概念变成现实。就我个人而言,我很想看到《三体》中的智子成为现实。

如果您不知道,智子是“展开”的质子,在将其折叠回原始尺寸之前,其上刻有电路。这个概念要求弦理论成立,以便质子的更高维度可以展开,然后折叠起来以隐藏电路。

但是,长话短说,我认为 1 nm 芯片不会是智能手机创新的终结。我们可能很快就会看到进展大幅放缓,但仍然会取得进展。至少我希望如此:我仍在等待消费者版本