川观新闻记者 高杲 摄影报道

半个世纪以来,半导体行业一直遵循着摩尔定律的轨迹高速的发展,如今半导体制程节点已经达到5nm,单纯靠提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代的需求,摩尔定律正在走向极限和尽头,半导体行业逐步进入了后摩尔时代,在这一阶段该如何创“芯”?

“要发展智能摩尔之路。”10月11日,在2021中国人工智能大会上,中国工程院院士、“星光中国芯工程”总指挥邓中翰给出了自己的答案。

智能摩尔是借鉴人脑的机制,通过算法的升级以及芯片架构的更新,形成更加智能的计算,从而达到进一步提升信息处理能力,达到最优的性能/功耗比。

在智能摩尔提出之前,学界曾经产生过两种技术路线理论:more moore(延展摩尔)和more than moore(超越摩尔)。

延展摩尔是沿着摩尔的道路继续研发,现在的10纳米、7纳米、5纳米的技术正在成熟,再进一步走到3纳米甚至更低。但邓中翰认为,这种路线属于纵向思考,但也存在局限性。“因为摩尔定律不管走到哪一代,必将走向终结,这是基本的物理规律。”

超越摩尔则是通过集成堆叠封装3D技术等,把更多的功能集成到同一个芯片上或者同一个封装里。“这种路线属于横向思考,但能想到的办法只能是集成,把各种模块集成到一块儿。”

“我们要跳出二维思考,走向三维。”邓中翰认为,在物理层面和信号层面受到物理规律制约的情况下,从信息层面的技术创新的入手或许能带来新的思考。在现场,他以在道路上录像举例说明,这一过程中,人眼会自动过滤树叶运动等信息,只关心人和车这些移动目标,是因为人眼对信息有关注机制、遗忘机制、分区机制。“有些地方管语言,有些地方管视觉,有些地方管行为。”

他认为引入人工智能技术的智能摩尔能够分层分区地去关注各种信息,从而形成更加智能的计算,从根本上解决了后摩尔时代的难题。

那么如何才能实现智能摩尔?邓中翰表示,未来还有很多技术需要做。“其中多核异构XPU技术和数字像素传感技术尤为重要。”邓中翰表示,支持融合计算的多核异构XPU的架构将支撑智能摩尔发展,同时结合数字像素传感技术将有助于智能摩尔更好学习人脑的处理方式。