几十年来，随着计算速度的提高，硅芯片的密度不断增加，已接近物理极限。

洛克菲勒大学(Rockefeller University)的研究人员对“摩尔定律”(或许是世界上最著名的技术预测)有了新的认识，摩尔定律认为，芯片密度或集成电路中元件的数量将每两年翻一番。

《公共科学图书馆·综合》杂志发表的这项研究揭示了一种更加微妙的历史波动模式，它与硅芯片中晶体管密度的上升有关，硅芯片使计算机和其他高科技设备变得更快、更强大。

事实上，自1959年以来，已经出现了六次这样的改进浪潮，每一次都持续了大约六年，在这期间，每个芯片的晶体管密度至少增加了10倍，这是根据《通过英特尔芯片密度重新审视摩尔定律》(Moore’s Law Revisited through Intel chip density)这篇论文得出的结论。这篇论文建立在早期对DRAM芯片的研究之上，作为研究技术进化的模型有机体。

这项新工作通过采用芯片密度的新视角，阐明了波形的弧线，从1959年起，仙童半导体国际公司和英特尔处理器公司使用的芯片的尺寸不断变化。

根据纽约洛克菲勒大学人类环境项目(PHE)的作者杰西·奥苏贝尔和大卫·伯格的说法，在每六年的增长浪潮之后，大约有三年的增长可以忽略不计。

他们说，晶体管小型化和计算能力的下一个快速增长现在已经姗姗来迟。

此外，对人脸识别、5G蜂窝网络和设备等急需数据的人工智能技术、自动驾驶汽车以及需要更高处理速度和计算能力的类似高科技创新的需求，也将拉动该行业的发展。

初创公司Cerebras推出了有史以来最大的芯片——晶片规模的引擎(Wafer-Scale Engine)，其大小是最大图形处理单元(GPU)的56倍，主导了人工智能和机器学习的计算平台。

“晶片规模的芯片有1.2万亿个晶体管，内置40万个人工智能优化核心(比最大的GPU多78倍)，芯片内存储器多3000倍。”

然而，硅芯片时代的终结已经在眼前，他们说，由于物理现实和经济限制，在进一步的进展变得指数级困难之前，只剩下一两个硅片脉冲。

计算机产业的持续增长将依赖于纳米晶体管、单原子晶体管和量子计算等小型化创新。

该论文指出，谷歌的母公司Alphabet在2019年宣布在量子计算方面取得突破，推出了一款名为“Sycamore”的可编程超级计算处理器，使用了可编程超导量子位元。

“发布的基准测试示例报告称，Sycamore在大约200秒内完成了一项任务，而目前最先进的超级计算机需要大约1万年的时间。”

公共卫生部门主任奥苏贝尔先生说:“我们已经攀登了六次更高的硅谷和类似的基片，但可能会因为其他材料和工艺的景观而离开硅谷。”

“量子位花园(Qubit Gardens)可能会在目前的攀登结束后等待。”

这篇论文的标题引用了戈登·摩尔1965年的著名观察:微芯片中的晶体管数量呈指数增长——每12-24个月翻一番(摩尔定律)。

然而，对晶体管密度的分析揭示了一种更为复杂的连续波增长模式，在饱和和被新技术取代之前，每个技术阶段总共持续九年左右。

同样隶属于以色列泰尔海学院的伯格博士说，这项新研究揭示了一种推动了两代人世界进步的技术现象的重要微妙之处。

他补充说，这项工作借鉴了为研究具有复杂反馈的生长而开发的模型，这导致了以前在这类研究中使用的密度的限制，并展示了它们阐明各种机械的复杂进化的能力。

参考文献:《通过英特尔芯片密度重温摩尔定律》，David Burg和Jesse H. Ausubel, 2021年8月18日，PLoS ONE。DOI: 10.1371 / journal.pone.0256245

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