Intel：2020年實現“零能耗計算”
2012-09-25 20:18:18 本站原創什么時候我們的處理器會達到足夠小，小到其能耗和大小都不再成為限制了呢？據網上報道，Intel近日就提出了一個暢想：人們將在2020年實現“零能耗計算”，將CPU處理器的能耗降低到幾乎為零的程度，而且這種計算將無處不在。但是，這條接近“零能耗”的路真的那么好走嗎？
Intel實驗室是很有意思的一個部門，負責開發未來5到10年潛在的能投入生產的技術。就是從這個實驗室里，我們得到BBUL封裝技術，即內建非凹凸層封裝，以及第一個主頻達到10GHz的x86結構算術邏輯單元。
在峰會正式開始的前一天的討論會上，Intel的未來學家Brian David Johnson為我們演示了實驗室的研究人員都在研究什么。他提出了“計算歸零”的概念，即“有意義的計算(meaningful compute)”將接近于零能耗，也就是說，未來在我們的日常生活中，計算將無處不在。
Intel并沒有準確定義“有意義的計算”，但是我們可以從字面上理解，比如把兩個數加在一起，這叫做計算，但并不是特別的有意義，而像通過GPS準確測量地理空間位置，打電話，或者玩游戲，這些可以看做是“有意義的”。
摩爾定律和日漸縮小的晶體管告訴我們兩種未來發展的可能性：在一定的模片區內，其復雜性、性能和作用都相應提高；或者是在相同的性能下，模片區逐漸減小。
從圖中我們可以看到，從最大的計算空間，到數據中心，然后是PC和筆記本電腦，隨著芯片逐漸變小，出現了移動設備，那么再往下會是什么？什么都沒有了，也就是“零”，因為計算已經無處不在了。那時芯片就會縮小到圖中顯示的大小，需要極少的功率，任何東西都有可能成為一個電腦。它可以在我們的手表里，眼鏡上，甚至是衣服上。
到2013年，Intel希望能將14納米工藝推向市場，然后每兩年縮小一點，如果沒有出現無法預料的技術障礙，則2015年10納米、2017年7納米、2019年就到5納米了。工藝到了5納米的時候，目前的處理器的尺寸將會從一角錢硬幣那么大縮小到你電腦機箱里的小型LED燈那樣的大小(粗略估計)。
這種“普適計算”的想法已經出現了一段時間了，但是想到一旦有意義的計算真的能接近零能耗，還是很令人興奮的。要知道硅的大小和成本有著直接的關系。今天80-120平方納米的智能手機系統級芯片要10到30美元才能集成到手機上，如果集成硅芯片能減小尺寸，那么成本也會相應減少，其對于市場的潛在影響將是巨大的，因此，未來無論是貧窮還是富裕的國家，都將擁有高集成度的芯片。
將計算能耗降低至幾乎“零能耗”的水平，這正是Google眼鏡或者虛擬現實頭盔等輕便型設備所急切需要的。然而，面對這項創新，Intel回避了最大的問題——就目前的電子設備而言，處理器計算所用的能耗通常都占不到設備總能耗的一半。我們手中的電子設備之所以耗電，是因為蔚然成風的高質量視網膜顯示屏和LTE連接功能，而CPU與其他節能組件所省下來的電量都被越來越高的存儲容量和附加的內存加以抵消。按這種趨勢發展的話，即使計算能耗能夠趨近于零，電子設備的能耗依舊還要居高不下。
Intel曾在去年的IDF峰會上發布了一份關于“超摩爾定律”增長態的白皮書，在白皮書上承認了上述事實所帶來的挑戰：現在人們只能保證無線電功率消耗，可用帶寬和信號強度其中的兩項，未來的全數字無線電和金屬氧化物顯示屏將會減少這些組件的功率消耗，但是不會減小到零。我們可以通過下面這張圖了解一下“超摩爾定律”的相關內容。
在十多年前，有一句業界流行的話：“Intel開發什么，微軟就用什么。”這句話說明當時計算性能的改進能立即被新的軟件版本無形的吸收，但近幾年來這種情況發生了戲劇性的改變，人們討論的最大問題變成了電池壽命，而不是CPU周期了。
Intel是否真能如自己所言在2020年開發出近于零能耗的計算引擎？也許可以，但它面臨的不僅是技術瓶頸，還有市場的接納程度。不管是Intel還是其他制造商，是否會開發出配套的觸摸屏、顯示器、無線電設備、揚聲器、攝像頭與音頻處理器來迎合這顆省電的芯呢？鋰-空氣電池(Lithium-air batteries)最終可能會替代今天的鋰-鐵電池的設計，但是鋰-空氣電池的商業化應用也得等上至少十年。
雖然Intel的“零能耗計算計劃”困難重重，但我們相信隨著技術的革新這項目標終將完成，只不過進度可能會有所放緩。畢竟，八九年前誰能想到可以用小小的智能手機完成服務器才能做的事情呢？在提高電子設備性能的路上，仍舊有很多可能等待人們去發掘，革命尚未成功，同志請持續努力。
