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美国耍狠禁止向天河二号超算提供顶级CPU 中方人员心不慌
&罗剑 o 　来源：前瞻网　E60966
据《华尔街日报》今日报道称，已经决定禁止向中国出口与超极计算机有关的技术，其中还特别提到天河二号，称与其有关的中国四个技术中心均被列入美国政府的限制名单。而早前，美国商务部就发布过通知，称天河二号和之前的天河一号A系统&被认为可用于核爆活动&。
天河二号是由中国国防科学技术大学研制的超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为全球最快超级计算机。在国际TOP500组织公布的最新全球超级计算机500强排行榜榜单中，&天河二号&曾经4次以比第二名的美国&泰坦&快近一倍的速度登上冠军宝座，大挫美国锐气。
美国政府此次&报复&行动，除了明令禁止英特尔公司继续向中国政府提供Intel Xeon处理器、Xeon
Phi加速处理器(也是下代超算将使用的)，美国政府还会联合IBM、Intel、NVIDIA等龙头企业研制自己的下一代超算，运算性能或达到几十亿亿次每秒。
消息一出，中国网友一片批评之声，说美国政府不自信才会想出这种&釜底抽薪&的损招，也有人指责中国政府太喜欢出风头，非要和美国争抢世界第一第二的虚名，棒打出头鸟，逼得美国翻脸，如今被断了源完全是自讨苦吃。
前瞻科技小编却认为，美国禁止向中国出口顶级CPU，虽然对国内超算的研发和应用确实会产生巨大影响，但从国家利益方面考虑，美国政府的做法并无不妥。此外，&被迫断绝&和中国政府的合作，对Intel等相关科技公司来说也是个沉重的打击。
具体来说，首先，超级计算机不等同于普通的计算机，有点电脑知识随便组装一下就能用，虽然核心技术、核心部件是美国提供的，但四次夺得第一，中方的技术肯定也在其中发挥了重要作用，单单将各零部件协调优化好并将性能最大程度的发挥出来就不是一件简单的事情。况且美国的芯片能占据行业领导性地位，和政府的重视，企业持续的巨额研发投入密切相关。倘若美国政府真要把断源政策落实，除了外交部进行交涉，中方老被被人掐着脖子领着走，也不是长久之计，追加研发投入，大力扶植本土科技公司才是保证供给的根本解决之道。
其次，根据国防科学技术大学计算机学院副院长、天河二号工程副总指挥、天河超级计算机系统发言人李楠在做客广州市科信局举办的&珠江科学大讲堂&上介绍的超算的应用前景来看，超算可被应用于多项国家重大工程，例如在日本东京，(超算)主要用于地震海啸预测、生命科学、新药研制，而美国的&泰坦&主要用于研究气候变迁、核研究、材料科学等。可以预见，随着技术的进一步发展，超算的应用领域在将来会进一步扩展，从这个角度考虑，美国政府出手压制中国超算的发展，并投入资金来研发更先进的超算，是完全符合美国利益的做法。虽然伤害了中国利益，破坏了自由贸易的国际法则，但中方除了交涉，相信没有更好的解决办法能让美国政府松口。还不如借此机会，摆脱对美国的过度依赖，好好整顿下国内不重视技术积累、论文抄袭造假成风的不正之风，培养出一批核心技术骨干，虽然路途会比较漫长，但越早作准备越有益无害。
最后，技术的研发其实存在一个角力的过程，就美国而言，中国的天河一号是目前世界上最先进的超级计算机，美国的目标是研发一台比中国天河一号性能更加强劲的超级计算机。美国禁止因特尔等科技公司向中国出口顶级CPU，可以预见，必然会对中国超级计算机的进一步发展产生巨大的影响，因为国内芯片公司的技术研发实力与英特尔相比还有相当一段距离。但从长期来看，一旦美国真正实现领先中国超算的目标，不排除美国会减少对这种&造价超级贵&超算的投入力度，而中方若能持续不断努力，逐渐缩小双方差距，进而实现核心部件自给自足，这样在这场追逐战中，最吃亏的就反倒是英特尔等科技公司了。
当然，鉴于超级计算机巨大的应用前景，美国一旦对中国断源，对中国造成的损失很可能是难以估量的，毕竟技术上的差距，也不是一年两年三年五年甚至十年二十年就能轻松赶超的，以此来看，除了寄希望于自主崛起，真只能骂一句&美国，真够好样的&。
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世界最快的超级计算机在中国？据专家说法，该套“理论上”全球速度最快的超级计算机座落于深圳，采用Intel与Nvidia的处理器，除了显示中国科技实力的上升，也反映了在目前高性能、但功耗相对较低的系统中，绘图处理器占据越来越重要的地位。该命名为“星云(Nebulae)” 的超级计算机，由中国厂商曙光(Dawning Information Industry)的TC3600所组成，是第三套打破全球千兆次浮点运算(petaflops)速度纪录的系统。不过在最新版(在5月31于德国Hamburg举行的国际超级计算机会议上发表)的全球前五百大超级计算机(Top 500 Supercomputers)上排名第二。“星云”在Linpack测试中的效能表现为每秒1.271 petaflops，略逊于美国能源部旗下橡树岭国家实验室(Oak Ridge Lab)所有之超级计算机“Jaguar”的每秒1.75 petaflop。不过由美国厂商Cray所打造、采用AMD六核心处理器 Istanbul 的“Jaguar”，理论峰值为每秒2.3 petaflops，逊于“星云”每秒2.98 petaflops的理论峰值。设置于深圳中国国家超级计算机中心(National Supercomputing Centre)的“星云”，采用Intel的X5650处理器，搭配Nvidia的Tesla C2050绘图处理器做为加速器。Intel与Nvidia最新款处理器的结合，是让该系统具有优异效能的主要因素。而Nvidia绘图处理器省电表现也较佳，配备了4,640颗Tesla芯片的“星云”功耗仅2.55MW，低于“Jaguar”的7MW。根据最新资料，目前全球前五百大超级计算机的平均功耗为397 Kilowatts，平均电源效率则为195 Mflops/Watt，较一年前的150 Mflops/Watt改善不少。在该排行榜上，电源效率最佳的系统都是使用绘图处理器；而由搭载IBM PowerXCell 8i处理器之刀锋服务器组成的“QPace Cluster”，电源效率则为774 Mflops/Watt。打造“星云”超级计算机的曙光，是一家成立于1993年、专攻高阶计算机的业者；在成立之初，该公司采用Motorola 88000为基础的系统，运算性能为每秒640 megaflops，该公司最新的系列产品，则是采用AMD的Opteron系列处理器。过去曙光曾透露，该公司未来的系统将采用中国设计的龙芯处理器Loongson 3；该款芯片拥有十六核心、8 Mbytes L2高速缓存。不过曙光到目前为止还没发表该新系统。中国还有另一套设置在天津国家超级计算机中心的系统“天河一号(Tianhe-1)”，其结构也与“星云”类似；“天河一号”采用成对的AMD绘图处理器做为加速器，与Intel处理器搭配，目前在全球前五百大超级计算机排行榜上位居第七。“天河一号”的每个节点，都是两颗AMD绘图处理器与两颗Intel Xeon处理器搭配的架构。“星云”与“天河一号”的性能表现，让中国在全球五百大超级计算机排行榜中的已安装系统性能表现(installed performance)达到9.2%，虽然该数字仍远低于美国的55.4%，却超越欧洲与其他亚洲国家。目前在全球前五百大超级计算机中有24套系统是中国所有，与德国并列全球第四，但后者的超级计算机数量却一直在减少。至于全球前五百大超级计算机的处理器供货商，仍由Intel独占鳌头；总共有408套系统是采用Intel处理器(占81.6%)，该数字优于半年前的402套(80.4%)。最新数据亦显示，Intel的最新一代服务器芯片 Core i7 (代号Nehalem-EP)，在全球五百大超级计算机中的渗透率逐渐上升，进驻系统数达到186台；该数字在六个月前则为95台。AMD的Opteron则是排名第二的超级计算机常用处理器，占据其中47套系统(占有率9.4%)，也高于半年前的42套。IBM的Power系列处理器则排名第三，在其中占据42套系统(占有率84%)，较先前的52套系统减少。四核心处理器在五百大超级计算机中占据425套系统，剩余的25套系统才是采用六核心以上处理器；不过后者的渗透速度预计会加快。以供货商来看，IBM在全球前五百大超级计算机中以198套系统排名第一(占有率39.8%)，险胜HP的185套系统(37%)；在六个月前，HP则是以210套系统(占有率42%)领先IBM的186套系统(占有率37.2%)。另外第三、四、五名供货商则依次为Cray (占有率4.2%)、SGI (占有率3.4%)与Dell (占有率3.4%)。IBM亦以33.6%的已安装系统性能表现总值(installed total performance)，胜过HP的20.4%；不过这两家厂商该项表现数字这次都有退步，六个月前分别为35.1%与23%。另外在全球前五百大超级计算机中，有424套系统是采用丛集架构(cluster architectures)。最多系统采用的互连技术则为Gigabit Ethernet，共有244套；其次为InfiniBand的205套。( China taps Nvidia for world's second biggest computer，by Rick Merritt)
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什么是超级计算机?
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14万3千枚CPU：探访中国首台自主超级计算机
在监控室中就能随时查看超级计算机的各个状态参数一块计算单元的主板，上面有两颗申威SW1600C处理器整套神威蓝光超级计算机有多大？这只是其中1/4不到拥有为14万3千枚16核CPU；存储容量高达2PB(1PB等于100万GB)最高带宽达到69.6TB/s(1TB等于1000GB)；每秒峰值运算达1.07千万亿次，相当于20万台普通笔记本同时运算能力；……显然，这不是一台普通的电脑，这是中国首台自主研发CPU和底层系统的千万亿次超级计算机神威蓝光。10月13日，带着几分好奇，电脑报记者来到济南超级计算机中心，第一次了解到神威蓝光的诸多细节，也见到了与这台国产超级计算机朝夕相处的一群科学家。走进超级计算机的心脏没有想象中巨大，神威蓝光就是一个放大的“0”躺在机房里，走进它，如果不是旁边一排商业服务器的噪声提醒，从外面封闭的外壳难以察觉它的运行。国家超级计算济南中心陈德训研究员像魔法师为记者打开了三扇门。第一扇“0”型头部的一扇门，映入记者眼帘的是晶莹透明、手指粗细的水管，有序地排列在两排机架上，与地板下的制冷系统相连，用手摸一下这些水管，都是冰凉的感觉。第二扇门打开，是配列整齐的CPU，每排8颗CPU，128个核，一个机架上是一万亿次的计算能力。第三扇门打开的时候，就是一个空的椭圆形小房间，“这里有什么宝贝？”“进来吧，感受一下安静。”陈德训邀请记者走进蓝光超级计算机的内部，“环形墙”原来是9个计算机仓和2个网络机仓，除了网络连线上的指示灯闪烁，这里简直可以当着是静修的空间。“这就是神威蓝光的主机部分”，总工程师周明忠研究员说包含14万3千个核的主机只占用60平米的机房，与其庞大的计算能力相比，确实是小巧玲珑。神威蓝光从2011年9月整个系统安装加电测试以来，一直就是保持24小时的开机运行状态。“关键是主机的CPU和底层软件系统全部是国内自主研发生产的，使中国成为继美国、日本之后，世界上第三个具有独立研发千万亿次超级计算机的能力的国家。”陈德训和所有研究员都倍感自豪。最神秘的神威蓝光的CPU，是全球第一颗16核CPU，比AMD的要早6个月，并行操作系统、虚拟机管理器、多核编译器、并行编译器、海量并行文件系统、多核数学库则是自主研发的软件成果。此时是10月13日中午12：08，从主机房外监控室的屏幕上，看到此刻正忙着的CPU是7760个，系统为正在运行的项目配置了8704颗CPU，屏幕上绿色显示闲着的CPU主要分布在第3号机仓。“正在运行的是什么计算？”“我们并不清楚每个计算项目的具体运行内容，监控主要是看机器性能配置，发现有问题会及时自动处理。”“通常一次运算要多少时间？”“一天的计算时间是最短的项目，项目一周左右的计算时间比较普遍。”“怎么知道在这里跑的运算项目没有暗藏恶意代码？”“运行前有一套安全检测程序会保证机器安全”研究员对记者的疑问一一耐心解答。
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Copyright & 1998 - 2017 Tencent. All Rights Reserved揭秘天河二号超级计算机：3.2万颗主CPU称霸全球
作者:驱动之家
去年底，新一期全球超级计算机500强榜单在美国公布，中国&天河二号&超级计算机连续第六度称雄。
目前，超算中心已构建起材料科学与工程计算、生物计算与个性化医疗、智慧城市大数据和云计算等6大应用服务平台。共有48名工作人员，其中技术人员有30名。
&天河二号&由170个机柜组成，一共装有3.2万颗主CPU和4.8万个协处理器。虽然每排机柜彼此分开，但它们工作时是彼此相联的，其实是一台计算机。
计算速度快，存储量大，体积也非常大，这是记者看到超级计算机时最直观的感受。要保证&国之重器&的正常运行，首先需要保证水电不断。
如果正常运行，年耗电量约为2亿度。每个星期电费大约在80万元左右。
据了解，超算中心不仅有固定的运维人员保证&天河二号&平稳运行，同时，无论供电、供水都是&特别配置&。为了保障机器不因断电而数据丢失，南方电网为超算中心建设了两路独立并互为备份的电源。在供水方面，广州市政府在距离超算中心3公里以外建了一个冷水厂，专门供中心使用。
由于超级计算机的基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异，所以很多人会误以为超级计算机就是简单的cpu叠加。但这是一个认识误区。
袁学锋打了个比方：你用1000台PC，用普通的网线把它们连接在一起，你可能花了1万度电，算了10天，但是你用真正的超级计算机，可能只用5000度电，花了两天就算出来了。
&超级计算机就好比算盘，如果没有口诀，它就毫无用处。&国家超级计算机广州中心应用部工程师钟康游解释道。对于超级计算机而言，要让它真正运行起来，也需要各种口诀，但这些口诀更庞大、更复杂。目前科学界把这个算法称为超级算法理论。
超算中心的工程师们，每天花大量的时间，在优化&口诀&，找出更高效率的计算方法，最大限度地充分利用超级计算机的计算能力。
&有些客户想要运行一些很庞大的程序，操作比较复杂，但客户往往还停留在&双击&启动的操作习惯，就得由我们来优化&口诀&，让操作更&傻瓜&。&钟康游形象地说，简单来说优化&口诀&就是&木桶效应&原理。
一个木桶能装多少水，取决于最短的一块板。而一个程序运行的速度，取决于跑得最慢的那个进程。&我们要做的就是通过一些小技巧，尽可能地使所有进程加快。优化后，原来需要11小时才能出的结果，现在只需3小时。&
袁学锋表示，目前，天河二号可以连续运行10小时无故障，稳定性全球第一。计算机运行过程中，最核心的是高速互联。可以想象成是几万台的PC联在一起做并行计算。而做并行计算的核心就是通讯，使大规模的系统能同步。因此我们要构架足够短的距离，使通讯速度足够快、稳定和可靠。
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【铁流观点】","author":"jyzzzz2012","content":"随着天河2号成为全球运算最快的超级计算机，并在2015年国际超级计算机大会上蝉联5连冠，天河超算再次成为国人的骄傲。就在天河超算取得傲人成绩之时，一些不和谐的音符也如影随形——有人表示中国超算只是拿国外CPU做的组装货，不具备科技含量；有人表示，把只要有钱，买更多的CPU就能堆出比天河2号性能高好的超算；更有人表示只要把中国人的手机芯片连接起来就能轻松超越天河2号的运算能力，因此，天河2号没啥大不了的。那么，事实真如上述“冷静党”所言，只要有钱堆砌更多的CPU就能获得优于天河2号的超算……让我们来看看超算由哪些系统组成，并有各有什么功能。超算系统组成和功能超算系统可以分为软件系统和硬件系统两部分。超级计算机硬件系统主要由高速运算系统、高速互连通信网络系统、存储系统(I/O 管理结点和 I/O 存储结点)、维护监控系统、电源系统、冷却系统和结构组装设计等部分组成。高速运算系统负责逻辑复杂的调度和串行任务和并行度高的任务，可以是采用同构计算（纯CPU组成计算节点），也可以采用异构计算（CPU+加速器组成计算节点）。（飞腾CPU计算节点）高速互连通信网络由infiniband、高速以太网、自定制互联机制构成，将所有计算节点连接起来，使其成为一个整体；存储系统由内存和外存组成，负责数据交换和储存；维护监控系统保障超算不死机、不出错，毕竟每隔几秒出一次错，死一次机，这种足以让超算的使用者精神崩溃；电源系统包装能源供应；冷却系统帮助超算降温，防止出现超算过热而造成的不良后果；结构组装设计是将上述系统装载到一起，在保障性能的基础上，实现机柜体积最小。超级计算机软件系统主要包括操作系统、编译系统、并行程序开发环境、科学计算可视化系统等四个重要组成部分。操作系统系统主要包括对同构技术或异构协同支持，高效能支撑扩张，基础服务内核，全局并行文件系统；编译系统的功能是支持C、C++、Fortran77/90/95等编程语言，支持OpenCL、OpenMP、MPI等并行编程语言，支持编译优化；并行程序开发环境的功能是提供一体化图形用户界面，支持应用程序的调试和性能分析；科学计算可视化系统由海量数据服务模块、并行绘制与显示模块和可视化映射与操作模块组成。因此，运算系统、存储系统、互联系统、操作系统、基础库、应用软件，以及监系统控、冷却自提、电源系统等都是超算的重要组成部分，将CPU等同于超算的全部技术的说法显然是非常不科学的。超算的核心技术并不只有CPUCPU是超算的重要组成部分，但不是超算技术的全部。网络上一些人将CPU技术等同于超算技术，进而因天河超算使用美国Intel公司的CPU而声称中国超算不具备核心技术的说法是荒谬而可笑的。就以天河2号来说，除了计算节点的CPU是美国Intel公司的，体系架构、互联网络、存储、系统软件、应用软件、电源、冷却等系统大部分都是中国人自己做的。实际上，相对于声名显赫的CPU，默默无闻的体系结构设计才是一直被大众和媒体忽略的关键技术。举例来说，曙光星云采用了自主研发的超并行处理体系结构、神威蓝光超算采用了大规模并行处理体系结构、天河1号采用了多阵列可配置协同并行体系结构、天河二号采用了自主创的新型异构多态体系结构。（天河1号）体系结构设计能力有多重要呢？打个比方，如果说超算是一只军队，那么体系结构设计就是军队的历史传承、光荣传统、组织管理水平、军事训练水平、武器装备、后勤能力、高级将领的战略指挥水平和中下层军官的战术指挥能力，而CPU则是军队的士兵。铁打的营盘，流水的兵。相对而言，前者对一直军队更为重要，士兵军事素养相对而言则处于相对次要地位，而士兵的来源地和籍贯就居于更加次要的地位。也正是因此，某些媒体攻击天河超算采用国外CPU，不具备核心技术的说法是非常不妥当的。超级计算机不是简单的CPU堆砌某些人觉得只要有钱买足够多的CPU就能堆出性能超越天河2号的超算，甚至有媒体说，把足够多的手机芯片连起来就能超越天河2号。但实际上，这个说法也是值得商榷的。因为堆CPU也是一个技术活，体系结构设计的不好，高速互联网络做的不行，系统软件做的不好，储存列阵做的不行，即使堆再多的CPU，超算的性能也上不去。简单粗暴的堆砌CPU根本不可能制造出一台超级计算机，更不要说是能与天河2号相匹敌的超算。另外，哪怕掌握了正确的堆砌CPU的方法，也不是单凭靠堆CPU数量就能获得一台能与天河2号相匹敌的超算。原因何在? 因为超算建设不是简单的搭积木式的堆砌CPU——即便堆砌了海量的计算卡，但受制于其他方面，比如高速互联网的技术水平而导致无法到达理论计算性能。具体来说，高速互联网络的难点在于超算的计算节点之间传输的数据量巨大，延迟要求严格，当互联网络效率不足，就会导致数据拥堵，大幅降低超算整机系统效率。而超算的计算节点越多，对互联网络的要求也就越高。因此，即使想通过堆砌CPU来提升运算能力，也会受限制互联网络的性能，造成这种做法并不能无节制的提升超算的性能——受限于诸如互联网络以及其他方面的瓶颈，整机效率被拉低，导致实际性能并没有因为堆砌了更多的CPU而有所提高。另外，堆砌过多的CPU还存在功耗过大、机箱体积过大等问题，非常不利于日后的运营维护和使用，在超算市场基本不具备市场竞争力。正是因为高速互联网络的重要性，相对于在2015年才对中国四家超算中心禁售计算卡，高速互联网络却早就被美国列入技术封锁的名单。在软件系统方面，控制少量计算节点和控制大量计算节点对软件系统的要求近乎于天差地别。软件系统必须保证每个超算计算节点的性能被发挥到最大才能充分挖掘出硬件上的潜力，否则，就会影响超算的整机效率。另外，TOP500头几名的计算节点大多在数千近万，甚至一万个以上，某几个计算节点损坏，并需要更新是常有的事。当计算节点损坏时，软件系统必须做到部分节点损坏时不会发生死机、报错等情况，不影响计算任务的持续。因此，如果没有一个好的体系结构，那么CPU的性能将无法全部发挥出来，而且堆砌的CPU数量越多，整个系统就越复杂，对高速互联网络、存储列阵、监控系统、冷却系统和软件方面的要求也就越高，整机效率的提升也就越难。而体系结构设计能力水平不够高的情况下，单纯堆砌CPU数量，反而会降低整机效率，无法提升整机性能。天河2号的闪光点回到开篇提到的，某些人指责天河1号和2号使用美国CPU的话题。其实，天河1号和天河2号在使用美国CPU和GPU的同时，也部分使用了国产飞腾CPU，具体来说，天河1号使用了2048片我国自主研发的飞腾 1000 八核心处理器，被用于高速互联网络系统，天河2号使用了4096片飞腾1500，也被用于高速互联网络系统。那么两台天河超算各用了多少美国的CPU和GPU呢天河1A使用了14336片Intel Xeon X5670六核处理器，7168片NVIDIA Tesla M2050高性能计算卡，飞腾1000占天河1号总芯片比重为9%；天河2号使用了32000片Intel的E5 片Xeon Phi，飞腾1500占天河2号总芯片比重为5%。这一方面暴露出在在建设天河1号和天河2号时，中国在CPU、GPU的设计和制造方面与美国有较大的差距，当时的国产CPU中找不到Intel公司的E5和至强PHI计算卡，以及英伟达GPU的替代品。但从另一个方面讲，同样使用美国的CPU，为何美国的超算在性能上就是敌不过中国超算呢？同样使用E5和至强PHI计算卡的美国超算Stampede，不仅运算能力仅为天河2号的五分之一左右，整机效率也比天河2号更低，只有60.7%，这是否说明国防科大在超算研发方面深厚的技术底蕴呢？（天河1A参数）（天河1A参数）结语如果说天河2号、曙光6000、天河1号等超算使用了国外CPU、GPU是白璧微瑕。那么，走GPDSP技术路线的天河2A完全实现了对Intel至强PHI计算卡的国产化替代。而某100P超算实现了全面国产化，实现了在超算领域彻底扭转了在技术和信息安全上受制于人的局面。关于作者：铁流，自由撰稿人，瞭望智库特约科技观察员。职位推荐：","updated":"T06:18:12.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":2,"collapsedCount":0,"likeCount":2,"state":"published","isLiked":false,"slug":"","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","titleImage":"/c118cee56c1318edf37c9_r.jpg","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"reviewers":[],"topics":[{"url":"/topic/","id":"","name":"超级计算机"},{"url":"/topic/","id":"","name":"中央处理器 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Vive使用了真正的位置追踪，其他的VR设备还没有加入。而Idealens已经可以组建多个基站的位置追踪，而且跟踪精度在1毫米以下，成本控制也比较好。记者曾在GDC现场体验了即将发布的新款Idealens，即使在快速下蹲和左右摇晃的时候，仍然没有眩晕感。第三个核心技术是大视场光学技术，宋海涛称其为Idealens最核心的关键技术。目前业内在VR上的最高视场角是120度，而Idealens已经实现了180度视场角的技术，而且申请了多个国家的专利保护。第四个核心技术是人机交互，这就需要用到AR方面关于计算机视觉的技术。宋海涛透露，与Magic Leap目前运行在PC上不同，理想境界已经可以将其运行在手机上。沉浸感是VR体验的核心，在以上四个关键核心技术中，运动/位置追踪和光学技术是关乎沉浸感的最重要核心。从目前情况来看，整个行业的VR硬件技术已经发展到了一个基础平台上，业内的平均水平已经可以达到小范围的运动/位置追踪和90-120度视场角等。但要想用户获得真正的VR体验，在宋海涛看来，虽然单个技术上有一定基础，但是涉及多个技术叠加和算法上，多数VR产品依然无法让人满意。VR品类之争：移动一体机才是未来？目前，市面上的VR设备可以分为一体机和手机盒子，后者是许多厂商为了普罗市场而推出的低端VR产品，以三星Gear VR为代表，但是在重量和散热性能上都还有一定问题。而一体机又分为PC级一体机和All in one移动一体机。PC一体机以Oculus和HTC Vive为代表，被公认为是目前体验最好的VR设备。但这种PC级一体机需要庞大的运算主机以及各种连线，使用场景比较受限。由此来看，似乎VR移动一体机才是真正完美的VR设备品类。但据网易科技了解，在GDC上有业内人士提出了相反的意见。这位业内人士称，从内容开发的角度看，Android N将加入VR专用SDK，这将使得VR在手机上的开发变得容易，而且系统平台也相对统一，开发者比较容易接受。而使用移动一体机，需要各家自行定制安卓系统，可能需要为不同设备和平台单独开发，使内容制作变得复杂。但在宋海涛看来，不管内容开发是否复杂，硬件体验将决定消费者的选择。手机盒子和PC级一体机在硬件上本身就具备体验缺陷，随着硬件的发展，只有VR移动一体机具备最佳体验的潜力。不过在目前阶段，宋海涛认为“存在即合理”，不同消费层级的用户会有不同的需求，所以很长一段时间内，三种品类的产品将同台竞技，但VR移动一体机的份额会持续增长。事实上，与国外三大VR厂商聚焦PC级VR头盔不同，包括灵镜、大朋在内的许多国内VR厂商都在做VR移动一体机，这似乎成为今年国内厂商们追逐的重点。而据宋海涛透露，Idealens新品移动一体机也将于二季度上市发售，由富士康代工生产。配置方面，Idealens 将配备双眼2.5K高清分辨率，120度视场角。基于NVIDIA K1平台，搭配3GB运存， 32G存储空间。如何建立一个完整的VR生态系统？谈及生态系统建设，这可能是VR产业面临的一个共同问题。在VR内容开发方面，宋海涛表示，Idealens已经开始在全球范围内聚集开发者和开发平台。在中国，宋海涛表示已经同中国移动、爱奇艺、优酷土豆、华数等视频平台建立了合作关系，用户可以在Idealens上观看上千部2D/3D影片和全景视频。VR产业生态圈目前还处于刚刚建立的初期，在宋海涛看来，只要真正极致体验的VR设备，就有了凝聚开发者和开发平台的基础。未来，Idealen会将SDK开放给开发者，与开发者享受分成，并力图建立一个开放的生态圈。宋海涛放言称，基于自身团队对VR核心技术十几年的研究，Idealens在全世界必然会做到VR硬件领域的第一梯队，但要将VR设备做到完美，性能起码要提升好几倍，这对所有VR厂商来说都还有很大难度。宋海涛给Idealens的定位是，未来在泛娱乐消费级别做到行业最好。据悉，Idealens初期的内容将会以视频内容为主，辅以一些小型的VR游戏。宋海涛认为，目前VR游戏的开发还没有一定的行业标准，国内厂商开发的移动一体机上的内容还是以小游戏和休闲娱乐为主。据宋海涛透露，目前理想境界背后有三四家专门为其成立的融资基金，旗下专注于VR领域的Idealens公司已经在今年2月份完成了A轮融资（该融资信息为被访者个人披露，未经网易科技核实）。VR的未来究竟是什么样的？谈及VR的未来，宋海涛的想象颇具科幻情节。宋海涛认为，人类发展所做的一切，最终目的都是为了提升对整个世界的感知能力以及人与人的交互能力。总的来说，VR/AR的发展会让人们近于《钢铁侠》、《碟中谍》等科幻电影场景中的科幻体验，在这个过程中，VR是开始，AR是终极目标。为此，宋海涛将致力于建立VR实验室，初期的目标是将VR产品以“比较低的成本价格”和“对得起消费者的体验”推向消费者市场。目前，理想境界已经在美国、日本、加拿大建立了多个团队和分支，并谋求与谷歌、Facebook、英特尔等巨头的合作，而180度的视场角等核心技术为其树立了牢固的国际技术壁垒。侧记
在网易科技的整个采访中，宋海涛没有对VR行业风生水起的兴奋，反而是显露出一些不满和担忧。宋海涛称，目前VR行业尤其是国内VR领域鱼龙混杂，杂草甚至毒草太多，毁掉了投资人对VR市场的信心，也毁坏了消费者对VR产品的预期。除了Idealens，宋海涛更关心的是如何挽救浮躁的VR行业，并推动VR产品尽快成熟。来源：TechWeb职位推荐：","state":"published","sourceUrl":"","pageCommentsCount":0,"canComment":false,"snapshotUrl":"","slug":,"publishedTime":"T14:12:22+08:00","url":"/p/","title":"解读：未来的VR究竟是什么样的？【技术前沿】","summary":"在鱼龙混杂的国内VR行业，谁才是真正的黑马？在Oculus、HTC、索尼三大厂商先后推出VR设备之后，整个VR市场被引爆。而在国内市场，VR厂商们也在满心欢喜的筹备新品发布会，VR设备纷至沓来。但是这些产品真的可以打动消费者吗？VR在硬件技术真的已经成熟了吗…","reviewingCommentsCount":0,"meta":{"previous":null,"next":null},"commentPermission":"anyone","commentsCount":0,"likesCount":0},"next":{"isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","titleImage":"/0ffd4da80edc_r.jpg","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"topics":[{"url":"/topic/","id":"","name":"摩尔定律"},{"url":"/topic/","id":"","name":"半导体产业"}],"adminClosedComment":false,"href":"/api/posts/","excerptTitle":"","author":{"bio":"摩尔精英.创始人兼CEO","isFollowing":false,"hash":"a041bc84af3b04f2298645","uid":488500,"isOrg":false,"slug":"jyzzzz2012","isFollowed":false,"description":"Linkedin主页：/in/jyzhang8 个人微信：MooreRen001\n摩尔精英()是全球领先的专业半导体服务平台，愿景是“让中国没有难做的芯片”，通过连接全球半导体精英，重构半导体基础设施，打造行业的效率杠杆。旗下业务包括“半导体垂直招聘、芯片设计服务、运营供应链服务、半导体媒体智库、培训直播App”。覆盖包括“IC设计、EDA/ IP、晶圆代工、封装测试、半导体设备与材料、方案设计、分销代理”等半导体全产业链1500多家企业和50万专业用户。","name":"张竞扬 摩尔精英","profileUrl":"/people/jyzzzz2012","avatar":{"id":"v2-5e305b94f675efe2d64427","template":"/{id}_{size}.jpg"},"isOrgWhiteList":false},"column":{"slug":"MooreRen","name":"半导体行业观察"},"content":"【导读】摩尔定律支配了计算领域 44 年的时间，今年终于宣告终结。在这之后计算领域会发生什么事？得益于半导体和芯片技术而高度繁荣的手机、PC 产业，会受到怎样的影响？我们从未来的四大类别、十大方向进行剖析，分别是：1.从根本上改变芯片的设计；2.寻找硅材料的替代品；3.从现有晶体管寻找出路；4.计算框架的变革。摩尔定律最早由英特尔联合创始人 Gordon Moore 提出，内容是：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数量约每隔 18-24 个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。后面 Moore 修正了模型，变为：单位面积芯片上的晶体管数量每两年能实现翻番。谁也想不到，这个 1971 年提出的定律，竟能支配计算领域长达 44 年的时间。直到今天，英特尔官方宣布，放弃过去十年坚持的 Tick-Tock 处理器发展模式，通过延长制造工艺的生命周期，将之前的处理器研发周期从“两步”变成“三步”：制程工艺（PROCESS）架构更新（ARCHITECTURE）优化（OPTIMIZATION）。英特尔 CEO Brian Krzanich 表示，“我们的更新周期已经从 2 年延长到了 2 年半。”这意味着对于英特尔而言，摩尔定律已经失效。摩尔定律的失效，并不出乎人们的意料。微软研究院的副总裁 Peter Lee 曾经开玩笑说：“预测摩尔定律将会失效的人数，每 2 年都会翻上一番。”而在英特尔官方宣布放弃追求摩尔定律曲线的时候，这一天也就到来了。摩尔定律对整个计算产业有着举足轻重的影响。我们最为关心的是，在摩尔定律之后，计算领域会发生什么改变？答案就在以下十大方向，包括：（1）从根本上改变芯片的设计：包括 3D 维度的芯片设计、周围栅极、量子隧穿效应等。（2）寻找硅材料的替代品：包括硅 - 锗（SiGe）、合金隧道、III-V 材料设计、石墨烯、自旋晶体管等。（3）从现有晶体管寻找出路：多核芯片、特制芯片、新品种芯片。（4）计算框架的变革：量子计算框架、光通信、量子阱晶体管、神经形态计算、近似计算。摩尔定律的黄昏将带来机遇、混乱和大量的摧毁性创意。一个原本依赖于大量设备稳步升级的行业将被撕碎。那么计算的未来，究竟会怎样发展？摩尔定律背后的物理瓶颈摩尔定律并不是一套“物理定律”，而是大公司定义的经济规则。在以英特尔为首的芯片公司定义了一套游戏规则，要在两年的时间里把晶体管数量增加一倍，同时成本减少一半。过去这套经济规则并没有违反物理定律。研究人员发现，当晶体管在体积变小时，性能也会变得更好：体积较小的晶体管在开启关闭时需要的能量更少、速度也更快。这意味着你可以使用更多更快的晶体管，而无需付出更多能量或产生更多废热，因此芯片可以在越做越大的同时、性能也越来越好。能做到这一点的公司获得了成功，而做不到的则逐渐被历史淘汰。但当晶体管尺度变小到小型化的极限“原子尺寸”的时候，事情变得和人们期待的有所不同。在这种原子尺寸下，现代晶体管的源极和漏极非常接近，大约是 20 纳米的量级。这会引起隧道泄露，剩余电流能够在装置关闭的时候通过，浪费了电量和产生不必要的热量。从这个来源产生的热量会导致严重的问题。许多现代芯片都必须低于最高的速度运行，或者周期性的关闭部分开关以避免过热，这限制了它们的性能表现。现在的芯片晶体管间距已经在 10 纳米左右的量级了。减小间距会带来非线性的成本增加，根据国际商务战略公司 CEO Handel Jones 的估计，当业界能够生产晶体管间距 5 纳米的芯片时（根据过去的增长率来看可能出现在2020年代早期），晶圆厂的成本可能飙升到超过 160 亿美元，这是英特尔目前年营收的三分之一。2015 年英特尔的年营收是 554 亿美元，只比 2011 年增长了2%。这种营收的缓慢增长与成本的大幅上涨，带来了显而易见的结论：从经济的角度来看，摩尔定律已经过时了。摩尔定律的下一步很显然，传统的芯片设计方案已经到达了瓶颈。要找到下一代芯片，会需要两个广泛的变化。（1）晶体管的设计必须从根本改变；（2）行业必须找到硅的替代品，因为它的电学属性已经被推到了极限。一、根本改变芯片设计1、第三个维度针对这个问题，一个解决方案是重新设计隧道和栅极。按照惯例，晶体管一直是平面的，但自从 2012 年之后，英特尔给产品增加了第三个维度。要启用它来生产出只有 22 纳米距离的芯片，它切换到了被称为“finFETch”的晶体管。这个产品让一个通道在芯片表面竖起来，栅极围绕着该通道三个裸露的方向（第二张图），这使得它能够更好的处理发生在隧道内部的任务。这些新的晶体管做起来比较棘手，但相比过去相同尺寸的版本，要快 37%，而且仅仅消耗一半的电量。2、Gate-All-Around下一个逻辑步骤，Argonne 国家实验室的 Snir 先生说，是周围栅极（Gate-All-Around）的晶体管，它的通道被四面的栅极环绕。这能提供最大的控制，但它给制造过程增加了额外的步骤，因为栅极必须在多个部分分别构建。大的芯片制造公司，例如三星曾经表示，它可能会使用周围栅极的晶体管来制造 5 纳米分离的芯片，三星以及其他的制造商，希望能做 2020 年代前期达到这个阶段。3、量子隧穿效应除此之外需要更多外部的解决方案。一种想法是利用量子隧穿效应，这对于传统的晶体管来说是很大的烦恼，而当晶体管缩小的时候，事情也总会变得糟糕。这是有可能的，通过施加电场，以控制隧道效应发生的速率。低泄漏率对应状态 0，高泄漏率对应 1。第一个实验隧道晶体管由 IBM 的团队在 2004 年展示。从那之后，研究人员一直致力于商业化。2015 年，美国加州大学一个由 Kaustav Banerjee 领导的研究小组，在 Nature 上发表了一篇文章，他们已经建立了一个隧道晶体管，工作电压只有 0.1，要远远小于比目前正在使用的 0.7V，这意味着更少的热量。但是在隧道晶体管变得可用之前，还有更多的工作需要完成。ARM 的微芯片设计师 Greg Yeric 说道：“目前它们在打开和关闭开关的速度还不够快，不足以让它们在快速的芯片中使用。Jim Greer 和他在爱尔兰 Tyndall 研究院的同事提出了另一个思路，它们的设备被称为无连接纳米线晶体管（JNT），旨在帮助解决小尺度制作的问题：让掺杂做的足够好。“这些天你正在谈论半导体掺小量的硅杂质，然后会很快来到这个点，即便是一个或两个杂质原子的错误位置，都会激烈的影响晶体管的表现。”Greer 博士说道相反，他和他的同事提出建立自己的 JNTs，距离一种一致掺杂的硅，只有 3 纳米的跨越。通常来说，这会导致一条电线，而不是一个开关：一个有着均匀导电能力的设备，而且不会被关闭。但是在这种微小的尺度下，栅极的电子影响能够刚好穿透电线，所以单独的栅极能够防止，在晶体管关闭的时候进行电流流动。传统晶体管的工作原理是，在原本彼此隔离的源极和漏极之间搭建电桥。Greer 博士的设备以其他的方式工作：更像一个软管，栅极充当着避免电流流动。“这是真正的纳米技术，”他说：“我们的设备只能在这个尺度上工作，而最大的好处是，你不需要担心制造这些繁琐的结点。”二、寻找硅的替代品芯片制造商也在用超越硅的材料进行试验。去年，一个包括了三星、Gobal Foundries、IBM 和纽约州立大学的研究联盟，公布了一个 7 纳米的微芯片，这个技术被在 2018 年以前，并不被期待来到消费者的手中。它使用了和上一代发布的 FinFET 相同的设计，做了轻微的修改，但尽管大多数的设备都是从通常的硅制作完成的，其晶体管大约一半都是由硅 - 锗（SiGe）合金制成的隧道。4、硅 - 锗（SiGe）合金选择了这种设计，是因为在某些方面，这是比硅更好的导体。再一次，这意味着更低的功率使用，并且允许晶体管更快的打开和关闭，提升芯片的速度。但这不是万能药，IBM 物理科学部门的负责人 Heike Riel 说。现代芯片从两种晶体管构建，一个被设计为传导电子，带着负电荷。其他种类被设计来导入“洞”里，这会放置在可能、但意外没有包含电子的半导体中。这些的出现，表现的就像它们带有正电荷的电子。并且，虽然硅锗擅长输送“洞穴”，但相比硅来说，它不是很擅长移动电子。沿着这些线路到更高性能的表现，未来的路径可能需要同时把硅锗和其他混合物，让电子能比硅制材料中更好的移动。拥有最好电学性能的材料是一些合金，例如铟，镓和砷化，在元素周期表中统称为 III-V 材料。麻烦的是，这些材料很难和硅进行融合。它们晶格中原子之间的间隔距离，和硅原子之间有很大的不同。所以将它们的一层增加到硅基片中，从中所有芯片的制作都会导致压力，这会带来芯片断裂的压力。5、石墨烯最著名的替代方法是石墨烯，它是单原子厚的碳形式（二维）。石墨烯在操作电子和空穴的时候表现的非常好，但难点在于如何使它停止下来。研究人员一直试图通过掺杂、压碎、挤压石墨烯，或者使用电场来改变电学的性能。现在已经有了一些进展：曼彻斯特大学 2008 年报告了一个正在工作的石墨烯晶体管；加州大学 Guanxiong Liu 带领的研究小组，2013 年使用了一种有“负电阻”特性的材料以制作设备。但对石墨烯真正的影响，Yeric 博士说道，是刺激对其他二维材料的兴趣。“石墨烯是一个打开的盒子，”他说道：“我们现在正在寻找像二硫化钼的物质，或黑色磷、磷硼的混合物。”重要的是，所有的这些都像硅一样，可以很容易打开和关闭。如果一切都按照计划进行，Yeric 博士说，新型的晶体管设计和新材料，可能让事情在 5 年或 6 年里还滴答作响，到了那个时候可能会有 5 纳米的晶体管。但除此之外，“我们已经用尽了一切方法，避开真正根本性的需求。”6、自旋晶体管对于这方面来说，他最倾向的候选对象是所谓的“自旋电子学”。电子系使用一个电子的电荷来代表信息，自旋电子学使用“旋转”，这是电子的另一个固有属性，并且和物体拥有的转动能量相关联。它很有用，旋转有两个变化：向上和向下，它可以用来表示 1 和 0。计算机行业对自旋电子学已经有了一些经验：例如它是硬盘里的应用。对自旋晶体管的研究已经超过了 15 年，但是迄今为止还没有投入生产。难做的是，驱动它所需的电压是非常微小的：10-20 毫伏，相比常规的晶体管要少数百倍，这可以解决热量的问题。但是这也带来了设计的问题， Yeric 说道。有着这种分钟电压，在电子噪音中区分 1 和 0，变得非常棘手。“在实验室里建造一个新奇的晶体管，是相对而言比较容易的事情，”分析师 Linley Gwennap 说道。。“但是要取代我们今天正在做的事情，你需要在一个芯片上投入数十亿美元，需要有合理的成本，以及非常高的可靠性，而且几乎要没有任何缺陷。我不会说着无法做到，但这是非常困难的。”这也让寻找其他的办法制作更好的计算机，变得十分重要。三、从现有晶体管寻找出路严格的说，摩尔定律是关于越来越多数目的组件，可以被整合进一个给定的设备中。更一般的说，计算机总是变得越来越好。随着晶体管变得越来越难以缩小，计算公司开始考虑更好的利用已有的晶体管设备。“过去管理者们不希望在密集设计上投入过多，”ARM 的 Greg Yeric 说道：“我认为这将会开始发生变化。”一种方法是：让现有的芯片工作强度更大。电脑芯片有一个主时钟，每次它滴答的时候，里面的晶体管就会进行开、关动作。更快的时钟，意味着更快的执行指令。提高时钟速率已经使得芯片在过去的 40 年里变得更快的主要途径。但是，在过去的 10 年里，时钟速率几乎没有变化。7、多核芯片芯片制造商通过使用额外的晶体管，压缩以复制芯片已有的线路作为回应。这种“多核心”芯片，把一些比较慢的处理器捆绑起来，要比单纯依靠单一的快速处理器表现的要更好。大多数现代的台式计算机是 4 到 8 核，有的甚至有 16 个核。但是，正如业内人士发现的，多核芯片的速度达到了限制。“大家一致认为，如果我们继续这样做，如果我们的芯片有 1000 个核，那么一切都会好起来的。”微软芯片设计专家 Doug Burger 说道。但是，要获得最佳的芯片，程序员们不得不把任务人分解成小块，让它们可以同时工作。“事实证明，这真的很难。”Burger 博士说。实际上，对于一些数学任务而言，这是不可能的事。8、特制芯片另一种方法是专攻。使用最广泛的芯片，例如 Intel’s Core 产品线，或者那些基于 ARM’s Cortex 设计的芯片（在地球上几乎所有的手机都能找到）都是多面手，它们具有很强的灵活性。不过这是有代价的：它们可以做一切事情，但没有一件事情能做的完美。调整硬件，让它更好的适用于特别的数学任务，可以让你在解决一般性的任务时，有着 100 到 1000 倍的提升。Intel’s Pentium 芯片的设计者 Bob Colwell 说。专门特制的芯片已经在计算行业的一些领域中得到使用。最著名的例子是用来提高视频游戏视觉效果的显卡，由Nvidia和AMD之类的公司所设计，在1990年代中期崭露头角。英特尔后来的奔腾芯片也有为一些任务（比如视频解码）设计内置的特制逻辑。但这正也有缺点。设计新的芯片需要数年的时间，研发成本可能高达数千万甚至数亿美元。特制芯片也比通用用途的芯片更难编程。并且，由于天性使然，它们只能提升某些任务上的性能表现。特制逻辑更好的目标对象——至少在一开始的时候——可能是数据中心，这些需要庞大计算力的仓库为运行互联网的服务器提供着动力。由于数据中心处理着海量的数据，它们可能永远都需要一块只能做一件事、但做得非常好的芯片。基于这个原因，微软——全球最大的软件公司和云计算服务供应商之一——正在投资芯片设计业务。2014年，微软公布了一台名为Catapult的新设备，它使用了一种叫做现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的特殊芯片，这种芯片的设置可以随心所欲地进行调整。FPGA提供了一种介于特制和灵活之间的折中，非常实用，带领Catapult研发团队的Burger说道：“这是想要在可编程的软件以外也有可编程的硬件”。当一个任务结束以后，FPGA可以在不到1秒内被重新调整到符合另一个任务的设置。这种芯片已经被微软的搜索引擎Bing所使用，微软表示，FPGA使服务器在给定时间里能处理的请求数量翻了一倍。除此之外，也有许多其他的潜在应用，Peter Lee这样说道，他是Burger在微软的顶头上司。当某种特定的算法需要被反复应用在数据流上时，FPGA脱颖而出。一种可能性是用Catapult来加密计算机之间的数据流以确保它们的安全性。另一种可能性是将它用在云端互联手机的语音识别和图像识别任务上。这种技术不是全新的，但是直到现在才找到使用它的理由。全新的是“云端正在以让人瞠目的速度增长，”Burger说道，“现在摩尔定律正在不断放缓，这使得越来越难以增加足够的计算力来与云端相匹配。所以这类后摩尔时代的项目开始变得有经济意义。”9、3D 芯片撇开鳍形晶体管（finned transistors）不谈，现代芯片都是非常扁平的。但是也有一些公司，包括IBM，正在研究将芯片互相叠加——就像一层一层叠高楼房一样——来让设计师们能够在给定区域里安置更多晶体管。三星已经在销售用垂直堆叠的闪存制作的存储系统了。去年，英特尔和Micron（一家大型内存制造商）宣布研发出了一种名为3D Xpoint的新型内存技术，能够利用堆叠的内存。IBM的研究人员们则致力于研究某种稍有不同的东西：将内存层（slices of memory）叠在处理逻辑层（slices of processing logic）之间，像三明治一样的芯片。这将能让工程师们把大量的计算封装到非常小体积的芯片上，同时带来很大的性能提升。传统计算机的主存储器（main memory）位于距离处理器几厘米远的地方。从硅晶的传递速度（silicon speeds）来说，一厘米已经是非常长的距离了。在这样的距离上传递信号也很浪费能量。将内存移至芯片中以后，就把这些距离从厘米级降到了微米级，使数据传输更快速。但是3D芯片面对着2个大问题。第一个就是热量。扁平的芯片在这方面已经够糟糕了，在传统数据中心里有数以千计的风扇为服务器散热，轰鸣声不绝于耳。增加叠加层数以后，芯片内部——也就是热量产生的地方——热量增加速度会超过散热速度。第二个问题是如何接入电力。芯片通过其背面数以百计的金属“针（pins）”与外界相连。现代芯片对电力的需求高到多达80%的金属针都被设置为用来传输电力，只剩下非常少的数量用来处理数据输入和输出。在3D形态下，这种局限被放得更大，因为同样数量的金属针必须要满足比原先复杂得多的芯片。IBM希望能通过在3D芯片中置入微型内部管道来一箭双雕地解决这2个问题。微流控通道（microfluidic channels）可以将冷却液运往芯片的核心部分，一下子将内部空间中的热量都带走。这家公司已经在传统的扁平芯片上测试了这种液体冷却技术。微流控系统可以最终从1立方厘米的空间里带走大约1千瓦的热量——差不多和电加热器上一片加热器的输出差不多，这个团队的负责人Bruno Michel说道。而液体能做的不只是冷却芯片，它也能传递能量。受到自己生物学背景的启发，Michel将这种液体命名为“电子血液”。如果他能顺利完成的话，这种液体之于计算机芯片就会像生物血液之于生物体：在提供能量的同时保持体温恒定。Michel的想法是液流电池（flow battery）的一种变体：在液流电池中，两种液体在膜的两侧相遇并产生电流。液流电池非常简单易懂。电力行业一直在研究液流电池，想将它作为储存来自可再生能源的能量的一种方式。Michel的系统距离商业应用来说还有许多年要走，但是原理已经确立：当Ruch打开液流开关，管道连接到的芯片就会“苏醒”——而你在视线范围内根本看不到插头或是电线。四、计算框架变革10、量子计算量子技术可以实现速度上的大飞跃，但是只是在特定的应用上。THE D-Wave 2X 是一个黑色的盒子，看起来有点像电影《2001：太空漫游》中神秘的黑石板的缩小版。它不是一般的机器，它是世界上第一台在商业上可用的量子计算机。目前已经和惠普、微软、IBM 和谷歌建立了合作。量子计算是一种完全不同的处理信息的方法。在一些普通机器难以处理的问题上，它拥有巨大的速度优势。即使摩尔定律得以无限地延伸下去，这些问题也会持续的困扰普通机器。而量子计算常常是被误解，有时是过分吹嘘的。其中部分原因是该领域本身还很新，所以其理论基础依然还在搭建中。在一些任务的完成上，量子机器毫无疑问要比最好的非量子机器要快。但是在其它的大部分任务上，这一优势就没那么明显了。“在许多情况下，我们不能确定某个量子计算机会比大家熟知的经典计算机快”，麻省理工学院的计算机科学家 Scott Araronson 说。可用的量子计算机将会是一个福利，但是没人能确定这个福利会有多大。一个例子是，找到一个很大的数字中的质数因子：这个问题中，随着目标数字变大，难度会呈指数式的递增。换句话说，摩尔定律中，每一次芯片工艺的升级，都只能再影响到稍微大一点的数字。确定质数因子组成了大多数密码的数学支柱，这能在数据游走在互联网上时起到保护作用，恰好是因为这很困难。两个非常规的量子现象，量子比特，或者说是量子位，在运行是完全不一样的。第一是“叠加”态，指一种持续不确定性的状态，能让原子同时能在不同的状态存在。比如，一个量子粒子是没有具体的位置的，只有说是有出现在某个地方的可能性。在计算层面，这意味着，一个量子位，不是特定的1或特定的0，而是以二者混合的方式存在。第二个量子现象是“牵连”态，不同粒子的发展绑被在一起，所以其中某一个粒子受到影响的话，会立刻在其它粒子上有所反映。
这能让量子计算机在同一时间处理所有的量子位。结果便是，一台机器能够一次性地呈现并处理海量的数据。例如，一个300量子位的机器，能够同时描绘2300个不同的1和0串，这一数字几乎等同于可见宇宙中所有的原子数量。并且，由于量子位是牵连的，所以要同时处理所有的这些数字也是可能的。其他技术光通信：使用光来代替电，在电脑，甚至芯片间进行沟通。这将能降低能源消耗，促进发展。惠普、麻省理工学院。更好的存储技术：建造新的快速、密集和便宜的内存，解决在计算机性能上遇到的瓶颈。英特网，美光（Micron）。量子阱晶体管：使用量子现象来改变晶体管中的电池的表现，提升性能，使得摩尔定律能够再反复，提升速度，降低能源消耗。开发新的芯片和软件：在从专门化的芯片串建立的机器上实现代码编写的自动化。已经证明，这在Soft Machines上尤为困难。近似计算：让计算机的内部表征数字更加精确，以减少每次计算时的比特数量，进而节省能源；允许计算机在计算中发生随机的小失误，能够释放配对的其它比特，这也能节约能源。华盛顿大学，微软。神经形态计算：以动物大脑中处理信息的缠结和紧密联结的神经束为模型开发设备。这可能会降低能源消耗，想识别模式和其它的AI相关的任务也被证明是有用的。IBM，高通。碳纳米管晶体管：这些卷起的石墨片材保证了低的能力消耗和高的速度，正如石墨烯那样。和石墨烯不同，它们也能够轻松的关闭。但是很难进行量化生产。IBM，斯坦福大学五、总结摩尔定律的终结将会让计算机行业变得更加的复杂。在摩尔定律处于巅峰时期时，行业是很简单的。计算机的以可预测的方式和速度升级。随着节拍被打乱，计算机行业将成为一个更加复杂的地方。类似智能设计和狡猾的编程是有用的，奔腾的芯片设计师Bob Colwell说：“但是许多一次性的创意的集合不能弥补潜在指数上的不足。”跟此前相比，发展将变得更不可预测，受到的局限会增多，速度会减慢。“随着摩尔定律消退，我们被迫在三个方面，即力量、表现和成本上作出艰难的选择”，ARM的芯片设计师Greg Yeric说，“一个特定的答案不能完美地服务于所有的终端使用。”摩尔定律的黄昏将带来机遇、混乱和大量的摧毁性创意。一个原本依赖于大量设备稳步升级的行业将被撕碎。软件公司将开始进入硬件生产；硬件制造商需要改进自己的产品，更贴近用户越来越多样化的需求。但是，正如Colwell所说，要记得，消费者并不会在乎摩尔定律：“大多数买计算机的人甚至根本胡知道晶体管有什么用”。他们仅仅是想要这个产品，他们购买，是想要更好、更有用。过去，这意味着大多数都是在速度上获得指数式的增长。这条道路已经走到尽头。但是依然有很多别的方法来制造更好的计算机。来源：新智元微信公众号职位推荐：","state":"published","sourceUrl":"","pageCommentsCount":0,"canComment":false,"snapshotUrl":"","slug":,"publishedTime":"T14:32:07+08:00","url":"/p/","title":"摩尔定律的黄昏，十大方向带来计算行业的黎明【技术前沿】","summary":"【导读】摩尔定律支配了计算领域 44 年的时间，今年终于宣告终结。在这之后计算领域会发生什么事？得益于半导体和芯片技术而高度繁荣的手机、PC 产业，会受到怎样的影响？我们从未来的四大类别、十大方向进行剖析，分别是：1.从根本上改变芯片的设计；2.寻…","reviewingCommentsCount":0,"meta":{"previous":null,"next":null},"commentPermission":"anyone","commentsCount":0,"likesCount":13}},"annotationDetail":null,"commentsCount":2,"likesCount":2,"FULLINFO":true}},"User":{"jyzzzz2012":{"isFollowed":false,"name":"张竞扬 摩尔精英","headline":"Linkedin主页：/in/jyzhang8 个人微信：MooreRen001\n摩尔精英()是全球领先的专业半导体服务平台，愿景是“让中国没有难做的芯片”，通过连接全球半导体精英，重构半导体基础设施，打造行业的效率杠杆。旗下业务包括“半导体垂直招聘、芯片设计服务、运营供应链服务、半导体媒体智库、培训直播App”。覆盖包括“IC设计、EDA/ IP、晶圆代工、封装测试、半导体设备与材料、方案设计、分销代理”等半导体全产业链1500多家企业和50万专业用户。","avatarUrl":"/v2-5e305b94f675efe2d64427_s.jpg","isFollowing":false,"type":"people","slug":"jyzzzz2012","bio":"摩尔精英.创始人兼CEO","hash":"a041bc84af3b04f2298645","uid":488500,"isOrg":false,"description":"Linkedin主页：/in/jyzhang8 个人微信：MooreRen001\n摩尔精英()是全球领先的专业半导体服务平台，愿景是“让中国没有难做的芯片”，通过连接全球半导体精英，重构半导体基础设施，打造行业的效率杠杆。旗下业务包括“半导体垂直招聘、芯片设计服务、运营供应链服务、半导体媒体智库、培训直播App”。覆盖包括“IC设计、EDA/ IP、晶圆代工、封装测试、半导体设备与材料、方案设计、分销代理”等半导体全产业链1500多家企业和50万专业用户。","profileUrl":"/people/jyzzzz2012","avatar":{"id":"v2-5e305b94f675efe2d64427","template":"/{id}_{size}.jpg"},"isOrgWhiteList":false,"badge":{"identity":null,"bestAnswerer":null}}},"Comment":{},"favlists":{}},"me":{},"global":{},"columns":{"next":{},"MooreRen":{"following":false,"canManage":false,"href":"/api/columns/MooreRen","name":"半导体行业观察","creator":{"slug":"mo-er-jing-ying-50"},"url":"/MooreRen","slug":"MooreRen","avatar":{"id":"v2-a276e8fdcf77c","template":"/{id}_{size}.jpg"}}},"columnPosts":{},"columnSettings":{"colomnAuthor":[],"uploadAvatarDetails":"","contributeRequests":[],"contributeRequestsTotalCount":0,"inviteAuthor":""},"postComments":{},"postReviewComments":{"comments":[],"newComments":[],"hasMore":true},"favlistsByUser":{},"favlistRelations":{},"promotions":{},"switches":{"couldAddVideo":false},"draft":{"titleImage":"","titleImageSize":{},"isTitleImageFullScreen":false,"canTitleImageFullScreen":false,"title":"","titleImageUploading":false,"error":"","content":"","draftLoading":false,"globalLoading":false,"pendingVideo":{"resource":null,"error":null}},"drafts":{"draftsList":[],"next":{}},"config":{"userNotBindPhoneTipString":{}},"recommendPosts":{"articleRecommendations":[],"columnRecommendations":[]},"env":{"isAppView":false,"appViewConfig":{"content_padding_top":128,"content_padding_bottom":56,"content_padding_left":16,"content_padding_right":16,"title_font_size":22,"body_font_size":16,"is_dark_theme":false,"can_auto_load_image":true,"app_info":"OS=iOS"},"isApp":false},"sys":{}}}