全球芯片风起云涌 中国应该这么干！
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国内最近几年在类脑芯片研发上也不甘示弱，上海西井科技这样的初创公同也在进行类脑芯片的研发，清华等知名高校则纷纷建立类脑研究中心，浙大甚至推出自己的“达尔文”类脑芯片。相比于传统芯片，类脑芯片的确在功耗上具有绝对优势，拿英特尔的Loihi来说，不仅其学习效率比其他智能芯片高100万倍，而且在完成同一个任务所消耗的能源比传统芯片节省近1000倍。 第三类创新架构的方向是前面所说的“光子神经网络”，光子芯片或将是未来AI计算的硬件架构。 芯片架构就如同软件的操作系统，一种架构一旦成为主流，其它架构就很难有成功的机会。传统高端处理器芯片架构是lntel的x86、AMD的x86、ARM的Advanced-RISC和GPU四足鼎立。AI芯片架构也初现端倪，未来我们能否有一席之地，关键还看我们的谋划能力和创新力度。 正如RISC先驱David Patterson所说，现在是处理器芯片架构创新的黄金时代。我国作为AI芯片架构领域的重要研发基地，有上海西井科技、浙大的类脑芯片和清华、南京大学等的基础研究，理应走在AI芯片架构创新的前列。 五、加强其它前沿芯片技术的研究 除了上述比较明确的技术和产业趋势，下面几个关键技术其中任何一个取得突破都会对未来的集成电路技术产生颠覆性的影响，因此这些都需要我们加强研究和紧密跟踪。 （1）碳纳米管晶体管及芯片技术 碳纳米管(CNT)是碳原子的管状结构。这些管状结构可以是单壁(SWNT)或多壁(MWNT)的，直径一般在几纳米的范围内。它们的电特性根据其分子结构而变化，介于金属和半导体之间。碳纳米管场效应晶体管( CNTFET)由两个通过CNT连接的金属触点组成。这些触点是晶体管的漏极和源极，栅极位于CNT的旁边或周围，并通过一层氧化硅分离。 基于纳米管的RAM是由Nantero公司开发的非易失性随机存取存储器的专有存储器技术(该公司也将此存储器称为NRAM)。理论上，NRAM可以达到DRAM的密度，同时提供类似于SRAM的性能。该领域未来最有希望应用于高性能计算机(HPC)的是碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)、基于纳米管的RAM(或Nano-RAM)以及芯片冷却的改进等。CNT是非常好的导热体，因此，可以显著改善CPU芯片的散热。 （2）石墨烯晶体管及芯片技术 石墨烯是一种厚度为单一原子的二维结构的材料。石墨烯实现在半导体村底上生长被认为是一个重要的走向实用的里程碑。2010年，IBM研究人员展示了一种截止频率为100GHz的射频石墨烯晶体管。这是迄今为止石墨烯器件达到的最高频率。2014年， IBM Research的工程师开发出世界上最先进的石墨烯芯片，其性能比以前的石墨烯芯片高出10000倍。 除了用于制备RF器件，由于石墨烯制造方法实际上与标准硅CM0S工艺兼容，并且具有出色的导热和导电能力，因此未来有可能实现商用石墨烯计算机芯片。 (3) 金刚石晶体管及芯片技术 金刚石的加工方式可以和半导体类似，因此可以用来制备基于金刚石的晶体管。东京工业大学的研究人员制备了具有横向p-n结的金刚石结型场效应晶体管(JFET)。该器件具有优异的物理性能，如5.47eV的宽带隙，10MV/cm的高击穿电场(比4H-Si0和GaN高3-4倍)，以及20W/mK的高导热率(比4H-Si0和GaN高4-10倍)。目前制造的金刚石晶体管的栅极长度在几个微米范围内，与当前22nm技术相比仍偏大。为了实现高速工作的芯片(传播延迟的限制)，未来需要进一步减小栅极尺寸。 金刚石的高导热性比传统半导体材料高几个数量级，可以更快地散热，能解决3D芯片堆叠模块的温度问题，这样，预计基于金刚石的芯片能耗更低和高温工作能力更强。 【编辑推荐】
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