全可編程視角下的未來十年

　　CPS(信息物理系統(tǒng))

　　我本人不太喜歡物聯(lián)網(wǎng)(IoT)這個詞，因為它暗示只要把傳感器像互聯(lián)網(wǎng)一樣連起來，收集數(shù)據(jù)，這事就結(jié)了。實際上你得到了一大堆數(shù)據(jù)是沒用的，真正有用的是拿到數(shù)據(jù)之后，還要反饋回來做控制，所以我更喜歡CPS(Cyber Physical System)這個詞，即信息物理系統(tǒng)，意思是要把物理系統(tǒng)能夠與信息系統(tǒng)結(jié)合到一起，形成一個閉環(huán)，能夠讓信息系統(tǒng)影響物理系統(tǒng)。實際上我國說的信息化改造工業(yè)化也是這個意思。

　　摩爾定律難以解決性能和功耗問題

　　為什么后十年我們做得到呢?來看看微電子業(yè)的摩爾定律。摩爾定律不停地發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)到20納米，未來的路線圖已到3.5納米。摩爾定律要解決什么樣的問題呢?就是漏電問題。像水管一樣，一個開關(guān)如果關(guān)得不牢，就要漏水，如果一個晶體管設(shè)計得不好，它就會漏電。現(xiàn)在“水龍頭”越做越薄，一定會有“漏水”現(xiàn)象，整個工業(yè)界正在做的就是如何把開關(guān)關(guān)緊。

　　現(xiàn)在用體硅和絕緣體上硅(SOI)(圖2)，還有FinFet(鰭式)、SOI FinFet，最后是全包圍，來把電流夾斷。

　　目前Xilinx在20納米節(jié)點，很快會推出14/16納米芯片。摩爾定律在今后至少十年還是適用的，所以在器件方面，我們不用太著急。

　　但是摩爾定律每年指望它性能翻番遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。不是說摩爾定律有了，跟著它每年就自動獲得計算能力，這件事過去是這樣的，但是最近行不通了。整個業(yè)界面臨著兩個挑戰(zhàn)，一個叫性能，一個叫功耗。

　　現(xiàn)在一個芯片里面可以集成越來越多的晶體管，可是晶體管如果都工作起來，消耗的電流特別大，大到最后你如果按照這個曲線走的話(如圖3)，單位面積上的功耗會超過核電站的功耗，甚至是火箭、太陽表面的功耗，因此芯片會燒壞，這就是所謂的暗硅(Dark Silicon)。