第48章 （碳化硅2）：短板

第48章 （碳化硅2）：短板 (第2/2页)

三人都陷入了沉默，看来相互说服并不容易，话题自然而然地转到了三进制计算机上面。
　　
　　上世纪七十年代，前苏联停止了三进制计算机的研发，因为他们既缺钱又没有完整的产业链，最重要的原因是亮国和欧洲二进制计算机的设备和应用并未对前苏联进行封锁。
　　
　　前苏联人发现既然想买就买得到，支出的成本和费用远远低于自成体系地搞一套三进制的巨大投入，那又何乐不为呢？
　　
　　与此同时，以二进制为基础的计算机产业迅猛发展，晶体管代替了电子管，单位面积中的集成电路密度越来越大，计算速度指数级提高，以一年甚至半年为时间单位的摩尔定律竟然不可思议地持续了几十年之久。
　　
　　存储、计算、传输和封装技术日新月异，新材料、新工艺层出不穷。互联网、移动互联网、人工大模型（AI）、AGI以及智能机器人为代表的各种智能设备，你方唱罢我登场，对算力的需求越来越高。
　　
　　终于摩尔定律接近了物理极限，集成电路宽度从几十纳米到几纳米之后，原有的工艺已经无法支持更密集的排列。
　　
　　人工大模型像是张开血盆大口，吞噬着人类本就不足的电力资源。
　　
　　低耗能、节电的计算方案被提上日程，三进制架构重新成为研发的热点。
　　
　　理论上，单位面积实现相同的运算能力，三进制架构下的集成电路密度低于二进制，低功耗优势明显。反之，同样的集成电路密度条件下，三进制架构的运算速度高于二进制。
　　
　　但是三进制架构必须从头开始，除了要额外付出巨大的投入，遇到的困难也很多，三进制架构的第一个短板就是元器件材料问题。
　　
　　基于三进制的元器件技术路线可以说是百花齐放，归结起来有两大类。
　　
　　一类是利用碳纳米管，在纳米级操控下，不同圈层直径口径可以输出高、中、低三种稳定电压，实现分别代表1、0、-1三种状态，称为“管径法”。
　　
　　另一类技术路线是将三种不同的金属和氧化物堆迭起来，比如金属锂、磷酸锂和金属镍，各自输出不同的电压，表示三种不同的状态，称为“堆迭法”。
　　
　　以上两类方法都能明显地降低功耗，提升计算速度，各自输入输出的三种电压之间的转换具有可逆重复性，这也是三进制计算机元器件的必要条件。
　　
　　三进制架构具有明显的低功耗优势，达到节电的目的，但是人工大模型除了大量耗电之外，还大量耗水。
　　
　　在很多国家和地区，水资源比电力资源还稀缺。
　　
　　随着集成电路排列的密集程度达到了原子尺度，纳米级的集成电路芯片在生产和运行过程中，散热成了大问题。
　　
　　传统的风扇已经无法满足需求，聪明的工程师们把整个电路板都泡在特制的“水”里，用循环水来降温，也就是所谓的“浸入式”。
　　
　　怎样能节约水呢？
　　
　　在电子信息大潮中，晶体管技术不断进步，第一代晶体管是硅，第二代晶体管是砷化镓，第三代晶体管是碳化硅。
　　
　　新的技术需求和新材料往往是相互成就、相伴相生的。有的时候也会令人尴尬，发明了一种新材料，却没有应用需求，而有的应用需求又找不到适合的材料。
　　
　　在计算机工业发展的很长一段时间里，对于耐高温材料元器件的需求并不是很强烈。
　　
　　这既是一个成本问题，也是一个应用场景必要性的问题。没有人把计算机放在火上烤，耐高温又有什么用呢？
　　
　　上世纪中叶以后的几十年里，前苏联发射探测器登陆金星的尝试进行了二十多次，几乎都没有成功传回信号，因为金星表面高温高压，温度超过400度，地球上现有的任何电气设备都将被烧毁而无法使用。
　　
　　新需求呼唤新材料，碳化硅就是一种耐高温、低电阻、硬度高、稳定性强的材料，碳化硅制成的元器件可以抵御500度的高温。
　　
　　亮国航天局在即将发射的金星探测器上使用的各种电气设备几乎都换成了碳化硅元器件。
　　
　　达芙妮知道一些新型金星探测器的情况，对迈克尔说：“你的想法是不止金星探测器，而是在计算机的生产和运行过程中也大量使用碳化硅元器件，抵御高温，降低散热的需求，达到节水的目的。”
　　
　　迈克尔神秘地笑了，说道：“如果元器件能耐高温，我们就能把水冷重新改回风冷，那将不只是节水，是根本就不用水了。”
　　
　　“啊？你是怎么想出来的，看来在创新的路上不仅需要科学家，更需要能够引领方向的战略家呀！”达芙妮感叹道。
　　
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　　压章集句诗：
　　
　　无劳比素丝，唐，杜甫
　　
　　此石幸胜之。宋，辛弃疾
　　
　　昔我未尝造，宋，黄叔美
　　
　　行藏贵适时。清，姜再恒