IBM曾願意向Globalfoundries支付高達10億(yi) 美金的費用以讓後者接管其芯片製造業(ye) 務。IBM和Globalfoundries發言人對此不予置評，那麽(me) 這條消息是否真實？筆者以為(wei) 不然。因為(wei) 不到一個(ge) 月以前IBM還宣布要投入30億(yi) 美元的大手筆來研發芯片業(ye) 務，以滿足雲(yun) 計算和大數據係統的新興(xing) 需求。 

　　在芯片業(ye) 務領域，藍色巨人IBM有他自己的一套六脈神劍的打法。筆者以為(wei) 主要在以下幾個(ge) 方麵的技術上取得突破，就或許能引領行業(ye) ，在材料學和設備工程上更進一步：

 　　矽光子技術 

　　矽光子技術是一種基於(yu) 矽光子學的低成本、高速的光通信技術，用激光束代替電子信號傳(chuan) 輸數據，英特爾實驗室通過混合矽激光器技術的集成激光器，首次實現了基於(yu) 矽光子的數據連接。

 　　矽光子技術利用標準矽實現計算機和其它電子設備之間的光信息發送和接收。與(yu) 晶體(ti) 管主要依賴於(yu) 普通矽材料不同，矽光子技術采用的基礎材料是玻璃。由於(yu) 光對於(yu) 玻璃來說是透明的，不會(hui) 發生幹擾現象，因此理論上可以通過在玻璃中集成光波導通路來傳(chuan) 輸信號，很適合於(yu) 計算機內(nei) 部和多核之間的大規模通信。 

　　矽納米光子技術利用光脈衝(chong) 進行通信，而不是采用傳(chuan) 統的銅導線技術，從(cong) 而為(wei) 大量數據在服務器、大型數據中心和超級計算機的芯片間通信提供了一條超高速公路，能夠緩解傳(chuan) 統互聯方式的數據流量擁堵和高成本的限製。

 　　企業(ye) 正在進入計算新時代，需要係統來實時處理和分析極其大量的信息，即大數據。矽納米光子技術為(wei) 大數據的挑戰給出了答案，它能夠無縫連接大型係統的各個(ge) 部件。

 　　低功耗晶體(ti) 管

 　　除了碳納米管之類的新材料之外，還需要新的架構和創新的設備理念來提高未來係統的性能。功耗是納米電子電路的根本挑戰。為(wei) 了理解該挑戰，可以設想一個(ge) 漏水的水龍頭，即便非常快地關(guan) 上閥門，還是會(hui) 有水往下滴，這跟現在的晶體(ti) 管的情形非常相似，在晶體(ti) 管中經常會(hui) 發生能源“泄露”或者浪費的情況。

 　　為(wei) 了減少電子產(chan) 品的能耗，IBM 的科學家們(men) 正在研究隧道場效應晶體(ti) 管(TFET)。在這種特殊類型的晶體(ti) 管中，“帶-帶”隧穿的量子力學效應被用來驅動電流流過晶體(ti) 管。與(yu) 互補CMOS晶體(ti) 管相比，TFET 的能耗可以降低100倍。

 　　納米技術

 　　矽晶體(ti) 管，也就是芯片上傳(chuan) 遞信息的微型開關(guan) ，一直在年複一年被製造得越來越細小，但它們(men) 正在接近物理極限點。它們(men) 越來越細小的尺寸現在已經達到了納米級，想要在進一步就顯得越來越艱難，但半導體(ti) 製程工藝有希望在未來數年裏從(cong) 目前的22納米縮減到14納米，進而縮減到10納米，甚至到7nm以下。

 　　IBM高級副總裁、IBM 研究院院長 John Kelly 博士指出“問題不在於(yu) 我們(men) 是否將把 7納米技術應用到芯片生產(chan) 製造過程中，而是我們(men) 如何做到、何時做到，以及以何種代價(jia) 做到。”

 　　“將芯片的製程工藝縮減到7納米及以下正在成為(wei) 一項嚴(yan) 峻的挑戰。這需要深刻的物理學和納米材料專(zhuan) 業(ye) 知識。IBM 是世界上僅(jin) 有的少數幾家能夠開展這種層次的科學與(yu) 工程研究的公司之一，”Envisioneering集團技術總監Richard Doherty 表示。

量子計算

 　　量子計算是一種依照量子力學理論進行的新型計算，量子計算的基礎和原理以及重要量子算法為(wei) 在計算速度上超越圖靈機模型提供了可能。量子的重疊與(yu) 牽連原理產(chan) 生了巨大的計算能力。普通計算機中的2位寄存器在某一時間僅(jin) 能存儲(chu) 4個(ge) 二進製數(00、01、10、11)中的一個(ge) ，而量子計算機中的2位量子位(qubit)寄存器可同時存儲(chu) 這四個(ge) 數，因為(wei) 每一個(ge) 量子比特可表示兩(liang) 個(ge) 值。如果有更多量子比特的話，計算能力就呈指數級提高。

 　　IBM是實驗和理論量子信息領域的先鋒，這些領域目前仍處於(yu) 基礎科學的範疇，但從(cong) 長遠來看，它們(men) 可能會(hui) 為(wei) 目前利用傳(chuan) 統機器不可能或無法可行地解決(jue) 的問題帶來解決(jue) 方案。

 　　神經元計算

 　　研究神經元通常是指模仿人類大腦的計算方式。芝加哥西北大學的費爾迪南多·莫沙-伊萬(wan) 迪正在研究如何利用七鰓鰻的大腦細胞控製機器人。

 　　從(cong) 機器人身上的光敏感元件上輸出信號傳(chuan) 遞給神經元，神經元的反饋再反過來用來控製機器人的動作。此外，英國紐卡斯爾大學的神經學家克萊爾·林德受《星球大戰》電影中記錄的一隻蝗蟲的啟發，開發出一種非常精確的故障排除係統。美國國防部高級研究計劃署近來正在利用飛蛾大腦的電子元件，嚐試遙控半機械昆蟲間諜——飛蛾。

 　　這種新穎的技術能夠讓計算係統模擬大腦的計算效率、規模和能源消耗。IBM的長遠目標是建立具有一百億(yi) 個(ge) 神經元和一百萬(wan) 億(yi) 個(ge) 突觸的神經突觸係統，而其能耗隻有一千瓦，體(ti) 積不到兩(liang) 升。

 　　石墨烯

 　　石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平麵薄膜，隻有一個(ge) 碳原子厚度的二維材料。

 　　石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，隻吸收2.3%的光；導熱係數高達5300 W/m·K，高於(yu) 碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或矽晶體(ti) 高，而電阻率隻約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為(wei) 世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體(ti) 管。 

　　由於(yu) 石墨烯實質上是一種透明、良好的導體(ti) ，也適合用來製造透明觸控屏幕、光板、激光器、激光武器、甚至是太陽能電池。

　　隨著摩爾效應的魔力逐漸褪色，芯片業(ye) 務在一定程度上迎來了發展的挑戰。筆者認為(wei) ，盡早在納米技術或者材料科學上取得成功是破除魔咒的關(guan) 鍵，屆時芯片業(ye) 務或將迎來前所未有的發展良機。