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不想讨论这个话题(读书闲话之一:《物理学的未来》(2))

2022-12-15 浏览:

一大早下楼做了个核酸先,回来接着闲聊

中期(2030-2070)

摩尔定律的结束

本来想跳过“摩尔定律”这个话题,但它是这本书的重要内容,只好勉为其难叨一叨。

先借度娘用一下“摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈,其核心内容为:集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之,处理器的性能大约每两年翻一倍,同时价格下降为之前的一半。摩尔定律是内行人摩尔的经验之谈,汉译名为“定律”,但并非自然科学定律,它一定程度揭示了信息技术进步的速度。

芯片制造需要数百个工艺,泛林集团将整个制造过程分为八个步骤:晶圆加工-氧化-光刻-刻蚀-薄膜沉积-互连-测试-封装。

不想讨论这个话题(读书闲话之一:《物理学的未来》(2))

芯片制造是个非常复杂的过程,光刻只是其中最重要的步骤之一。此处引用一下电子发烧友“两只耳朵怪”的贴文:

关于光刻工艺的原理,大家可以想象一下胶片照片的冲洗,掩膜版就相当于胶片,而光刻机就是冲洗台,它把掩膜版上的芯片电路一个个的复制到光刻胶薄膜上,然后通过刻蚀技术把电路“画”在晶圆上。 

不想讨论这个话题(读书闲话之一:《物理学的未来》(2))

当然实际过程肯定没这么简单,上图是ASML典型的沉浸式步进扫描光刻机为例来看下光刻机是怎么工作的——首先是激光器发光,经过矫正、能量控制器、光束成型装置等之后进入光掩膜台,上面放的就设计公司做好的光掩膜,之后经过物镜投射到曝光台,这里放的就是8寸或者12英寸晶圆,上面涂抹了光刻胶,具有光敏感性,紫外光就会在晶圆上蚀刻出电路。

不想讨论这个话题(读书闲话之一:《物理学的未来》(2))

而激光器负责光源产生,而光源对制程工艺是决定性影响的,随着半导体工业节点的不断提升,光刻机缩激光波长也在不断的缩小,从436nm、365nm的近紫外(NUV)激光进入到246nm、193nm的深紫外(DUV)激光,现在DUV光刻机是目前大量应用的光刻机,波长是193nm,光源是ArF(氟化氩)准分子激光器,从45nm到10/7nm工艺都可以使用这种光刻机,但是到了7nm这个节点已经的DUV光刻的极限,所以Intel、三星和台积电都会在7nm这个节点引入极紫外光(EUV)光刻技术,而GlobalFoundries当年也曾经研究过7nm EUV工艺,只不过现在已经放弃了。

这里探讨的是摩尔定律失效问题,光刻机光源紫外线波长越短,才能使硅芯片刻蚀的晶体管线宽越小,但这个过程不可能无止境的继续下去。摩尔定律失效的两大主因是高温和漏电,这也正是硅材料寿命终结的原因。为了提高集成度,当芯片制程工艺越来越小时,里面电路元件的运算速度(频率)就会越来越快,芯片发热就会越严重。而发热不但对芯片的性能影响很大,还会缩短芯片的寿命。这种现象早在20世纪初,在芯片制程工艺突破90nm制程时,传统的芯片发热方案就已经不管用了。当芯片制程达到1nm时,就会产生一种叫做量子隧穿的效应(业界俗称「漏电」)。电子将不再受欧姆定律控制,由于电子具有隧穿效应,将穿越计算单元之间的壁垒,导致计算产生错误。量子隧穿效应严重制约了计算机继续按照摩尔定律发展。然而,失之东隅,收之桑榆,阻碍传统计算机发展的量子效应,反而为量子计算机的构想打开了思路。

至于摩尔定律失效时间,莫衷一是,各种预测都有,之前有预测2020年的(已经过两年了),有预测2024年的,但是看台积电与三星的不断斗法及路线图,应该还会继续十年八年或者更长时间。摩尔定律是伴随硅芯片诞生而来,必将伴随硅芯片而去。新概念的光子芯片、量子芯片、基因芯片不断出现,芯片形态在不断变化,或许生物芯片才是终极形态,这么推下去,人大脑就是台超级计算机,又掉坑里了。

混合的真实现实和虚拟现实 这些都在逐渐成为现实,只是满足以假乱拟真的超级计算机及全息重现技术未必短期未出现。除非脑机接口完全实现,到时候视觉只是一串电信号,眼睛已是多余。

扩展的现实:在旅游、艺术、购物和战争中实现的革命 这里终于提到北京理工大学通过数字技术还原圆明园被毁坏前的样貌。

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2022年7月12日,RE睿·国际创意馆内的海晏堂数字投影景象。新京报记者 王嘉宁 摄

各家导航软件中实景导航地图也接近这个概念。另外,不知道书中为什么漏掉了游戏,其实游戏才是最接近虚拟现实的应用,这个应该不需要辩驳吧?

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这个不用描述吧?

通用翻译器 这个多了去,G大户、微软、阿里、度娘、鹅厂都有,尤其佩服鹅厂翻译君,有一段看片用它即时语音翻译文字,简直是不二之选——国货之光。

全息摄影和三维图像 自动驾驶的视觉识别与各种超声波、微波、激光雷达已经比较成熟,更近一步,人型机器人具备这类神器简直无敌了,当然AI得给力,否则海量数据处理能力是永远的痛。


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特斯拉人形机器人擎天柱要来了

远期(2070—20100) 终于要完了,扣字手疼

心力胜于物质 有些扯淡,离开躯体,大脑就是罐头,当然离开大脑躯体就是一堆臭肉。思维控制机器,人机合一,各类科幻大片已做了完美诠释与演绎,《阿丽塔:战斗天使》是个神作。


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阿丽塔:战斗天使

识别意识 脑电图(ECG)、磁共振成像(MRI)已在医学临床检查运用数十年。功能磁共振成像(fMRI)还需要假以时日才能尽善尽美,但是一旦实现,人类末日恐怕即将来临,你愿意被人读取思维与控制吗?

拍照一个梦 先做一个梦吧,同上

识别思想的道德规范 这是一个终极严肃的话题,否则世界就没有存在的必要了。

我的fMRI大脑扫描 这个就不需要了吧,想美女会挨打的。

三录仪和大脑扫描仪 哦,我不想讨论这个话题了。你想成小白鼠吗?

心灵遥感和上帝的能力


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科幻巨作《阿凡达》

二十世纪福克斯电影公司出品的《阿凡达》对此进行过了充分展示。对于潘多拉星球纳美族人来讲,地球人简直就是上帝般的存在。男主杰克·萨利残废的双腿简直是对地球人高科技的最大嘲讽,不知道这个剧情设定算不算个BUG?

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《阿凡达》中所呈现的“意念操控”设备

一直有个疑问,意念如何传递?无线电?得多大带宽?遇事不决量子力学——估计只有量子力学才能解决,谁让量子纠缠的两个粒子有心灵感应?只能问上帝了,但上帝存在吗?有人说牛顿与爱因斯坦这两个大聪明都曾经试图去证明过。窃以为人就是上帝,求人不求己,上帝就是个概念。

不想讨论这个话题(读书闲话之一:《物理学的未来》(2))

《阿凡达》中所呈现的“意念操控”设备

不觉已近中午,恰饭是第一要务——土豆鸡块千万别糊了。

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