什么時(shí)候我們的處理器會(huì)達(dá)到足夠小，小到其能耗和大小都不再成為限制了呢？據(jù)網(wǎng)上報(bào)道，Intel近日就提出了一個(gè)暢想：人們將在2020年實(shí)現(xiàn)“零能耗計(jì)算”，將CPU處理器的能耗降低到幾乎為零的程度，而且這種計(jì)算將無(wú)處不在。但是，這條接近“零能耗”的路真的那么好走嗎？

Intel實(shí)驗(yàn)室是很有意思的一個(gè)部門，負(fù)責(zé)開發(fā)未來(lái)5到10年潛在的能投入生產(chǎn)的技術(shù)。就是從這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，我們得到BBUL封裝技術(shù)，即內(nèi)建非凹凸層封裝，以及第一個(gè)主頻達(dá)到10GHz的x86結(jié)構(gòu)算術(shù)邏輯單元。

在峰會(huì)正式開始的前一天的討論會(huì)上，Intel的未來(lái)學(xué)家Brian David Johnson為我們演示了實(shí)驗(yàn)室的研究人員都在研究什么。他提出了“計(jì)算歸零”的概念，即“有意義的計(jì)算(meaningful compute)”將接近于零能耗，也就是說(shuō)，未來(lái)在我們的日常生活中，計(jì)算將無(wú)處不在。

Intel并沒有準(zhǔn)確定義“有意義的計(jì)算”，但是我們可以從字面上理解，比如把兩個(gè)數(shù)加在一起，這叫做計(jì)算，但并不是特別的有意義，而像通過(guò)GPS準(zhǔn)確測(cè)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(lái)發(fā)展的可能性：在一定的模片區(qū)內(nèi)，其復(fù)雜性、性能和作用都相應(yīng)提高；或者是在相同的性能下，模片區(qū)逐漸減小。

從圖中我們可以看到，從最大的計(jì)算空間，到數(shù)據(jù)中心，然后是PC和筆記本電腦，隨著芯片逐漸變小，出現(xiàn)了移動(dòng)設(shè)備，那么再往下會(huì)是什么？什么都沒有了，也就是“零”，因?yàn)橛?jì)算已經(jīng)無(wú)處不在了。那時(shí)芯片就會(huì)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(gè)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(chǎng)，然后每?jī)赡昕s小一點(diǎn)，如果沒有出現(xiàn)無(wú)法預(yù)料的技術(shù)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(shí)候，目前的處理器的尺寸將會(huì)從一角錢硬幣那么大縮小到你電腦機(jī)箱里的小型LED燈那樣的大小(粗略估計(jì))。

這種“普適計(jì)算”的想法已經(jīng)出現(xiàn)了一段時(shí)間了，但是想到一旦有意義的計(jì)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(guān)系。今天80-120平方納米的智能手機(jī)系統(tǒng)級(jí)芯片要10到30美元才能集成到手機(jī)上，如果集成硅芯片能減小尺寸，那么成本也會(huì)相應(yīng)減少，其對(duì)于市場(chǎng)的潛在影響將是巨大的，因此，未來(lái)無(wú)論是貧窮還是富裕的國(guó)家，都將擁有高集成度的芯片。

將計(jì)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(xiàn)實(shí)頭盔等輕便型設(shè)備所急切需要的。然而，面對(duì)這項(xiàng)創(chuàng)新，Intel回避了最大的問(wèn)題——就目前的電子設(shè)備而言，處理器計(jì)算所用的能耗通常都占不到設(shè)備總能耗的一半。我們手中的電子設(shè)備之所以耗電，是因?yàn)槲等怀娠L(fēng)的高質(zhì)量視網(wǎng)膜顯示屏和LTE連接功能，而CPU與其他節(jié)能組件所省下來(lái)的電量都被越來(lái)越高的存儲(chǔ)容量和附加的內(nèi)存加以抵消。按這種趨勢(shì)發(fā)展的話，即使計(jì)算能耗能夠趨近于零，電子設(shè)備的能耗依舊還要居高不下。

Intel曾在去年的IDF峰會(huì)上發(fā)布了一份關(guān)于“超摩爾定律”增長(zhǎng)態(tài)的白皮書，在白皮書上承認(rèn)了上述事實(shí)所帶來(lái)的挑戰(zhàn)：現(xiàn)在人們只能保證無(wú)線電功率消耗，可用帶寬和信號(hào)強(qiáng)度其中的兩項(xiàng)，未來(lái)的全數(shù)字無(wú)線電和金屬氧化物顯示屏將會(huì)減少這些組件的功率消耗，但是不會(huì)減小到零。我們可以通過(guò)下面這張圖了解一下“超摩爾定律”的相關(guān)內(nèi)容。

在十多年前，有一句業(yè)界流行的話：“Intel開發(fā)什么，微軟就用什么。”這句話說(shuō)明當(dāng)時(shí)計(jì)算性能的改進(jìn)能立即被新的軟件版本無(wú)形的吸收，但近幾年來(lái)這種情況發(fā)生了戲劇性的改變，人們討論的最大問(wèn)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(fā)出近于零能耗的計(jì)算引擎？也許可以，但它面臨的不僅是技術(shù)瓶頸，還有市場(chǎng)的接納程度。不管是Intel還是其他制造商，是否會(huì)開發(fā)出配套的觸摸屏、顯示器、無(wú)線電設(shè)備、揚(yáng)聲器、攝像頭與音頻處理器來(lái)迎合這顆省電的芯呢？鋰-空氣電池(Lithium-air batteries)最終可能會(huì)替代今天的鋰-鐵電池的設(shè)計(jì)，但是鋰-空氣電池的商業(yè)化應(yīng)用也得等上至少十年。

雖然Intel的“零能耗計(jì)算計(jì)劃”困難重重，但我們相信隨著技術(shù)的革新這項(xiàng)目標(biāo)終將完成，只不過(guò)進(jìn)度可能會(huì)有所放緩。畢竟，八九年前誰(shuí)能想到可以用小小的智能手機(jī)完成服務(wù)器才能做的事情呢？在提高電子設(shè)備性能的路上，仍舊有很多可能等待人們?nèi)グl(fā)掘，革命尚未成功，同志請(qǐng)持續(xù)努力。