IT科技的進(jìn)步或許是我們這個時代最鼓舞人心的事情之一，這個行業(yè)留下了無數(shù)經(jīng)典的傳說。本世紀(jì)以來的12年，IT科技的進(jìn)步可以用一日千里來形容，有些技術(shù)甚至是12年前我們想也不敢想的。那么，未來的日子里，IT科技還能始終保持著這樣的前進(jìn)步伐嗎？

未來技術(shù)路線圖系列

個人計算機(jī)

智能手機(jī)和平板電腦

數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)

平板顯示

辦公設(shè)備

作為計算技術(shù)的核心平臺，臺式電腦已經(jīng)陪伴我們很長的時間，但與筆記本電腦相比，臺式電腦平臺很難體現(xiàn)IT技術(shù)的最新潮流。筆記本電腦會成為未來的主流，因此這種PC形式在各項技術(shù)和功能上無論過去還是未來都有非常清晰的發(fā)展脈絡(luò)。第一臺筆記本電腦誕生于1985年，而到了2002年，經(jīng)歷了17年發(fā)展之后的筆記本電腦與現(xiàn)在的筆記本電腦外觀相差無幾——盡管計算能力已經(jīng)存在天壤之別。那么，今后一段時間，筆記本電腦還會保持原來的樣子嗎？它們將走上怎樣的發(fā)展道路？CHIP將為你解開謎底。

重量和續(xù)航時間的革命

重量和續(xù)航時間是筆記本電腦用戶最看重的因素。與十多年前的筆記本電腦相比，現(xiàn)在的筆記本電腦在重量和續(xù)航時間上都大幅超越前者：目前的主流筆記本電腦（14英寸、面向商務(wù)和娛樂、Windows平臺）質(zhì)量大約在2.2kg左右，在無線網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用打開時，可用時長約為3~4小時，這一進(jìn)步始于2005年，即劃時代迅馳技術(shù)的出現(xiàn)。但與2005年的迅馳筆記本電腦相比，除了在運算速度上的提升之外，在重量和續(xù)航時間方面，現(xiàn)在的筆記本電腦的進(jìn)步并不大——盡管英特爾已經(jīng)不再強(qiáng)調(diào)，但目前的筆記本電腦依然沒有脫離迅馳平臺的范疇。這一現(xiàn)象將在未來數(shù)年內(nèi)得到改觀：在英特爾的全力推動下，“Ultrabook（超極本）”平臺已經(jīng)實用化。第一代Ultrabook的尺寸多集中于11~13英寸，采用主流的低電壓型節(jié)能處理器、固態(tài)硬盤或混合硬盤以及內(nèi)置型鋰聚合物電池等組件，擁有1kg左右的超輕重量、15mm上下厚度的苗條身材以及7小時以上的超長續(xù)航時間，還擁有快速恢復(fù)等貼心的功能。此外，一些出色的產(chǎn)品，比如已經(jīng)發(fā)展了4代的劃時代筆記本電腦，也是Ultrabook的先行者蘋果MacBook Air以及Windows平臺的技術(shù)王者索尼VAIO Z系列，均已經(jīng)指出了筆記本電腦未來的發(fā)展方向，那就是更輕、更薄、更易用、性能更高。

將來所有的筆記本電腦都將是“Ultrabook”嗎？CHIP認(rèn)為這個答案是肯定的。自從筆記本電腦處理器和臺式機(jī)處理器分道揚(yáng)鑣以來，前者的設(shè)計就越來越偏向于移動計算應(yīng)用，在迅馳技術(shù)出現(xiàn)后這一分歧達(dá)到了巔峰，用于桌面PC的Pentium 4處理器和用于移動平臺的Pentium M處理器就像來自兩個世界，后者在能效比，甚至性能方面都大幅超越了前者。盡管目前的桌面和移動Core處理器看起來差距不是那么大，但在基本層面二者已經(jīng)完全不同?！癠ltrabook”的出現(xiàn)則會將這些不同進(jìn)一步拉大，從而指引未來數(shù)年移動計算技術(shù)的發(fā)展潮流。想要完成這一革命，僅僅依靠CPU的進(jìn)步還不夠，所幸固態(tài)硬盤、內(nèi)存技術(shù)、高速接口技術(shù)等方面的進(jìn)步已經(jīng)足以支持這一變革。不過，因為成本問題，“Ultrabook”的進(jìn)化將會首先在高端平臺展開，即使是注重性能的筆記本電腦，也會逐漸將圖形運算等繁重工作交給底座上的獨立顯示卡等高性能組件。而在低端筆記本電腦市場上，目前的設(shè)計還將擁有一定生命力。它的壽命取決于固態(tài)硬盤/混合硬盤和SoC型處理器的價格，如果ARM架構(gòu)、Atom系列處理器大舉進(jìn)軍低端筆記本電腦市場，并且iOS和Android應(yīng)用繼續(xù)保持良好的發(fā)展勢頭，那么實現(xiàn)500美元以下的低價“Ultrabook”則毫無困難。

CPU迎來后摩爾定律時代

經(jīng)歷了Pentium 4高頻低能的慘痛教訓(xùn)之后，英特爾的Core微架構(gòu)處理器交出了令人滿意的答卷。此后，Core微架構(gòu)又歷經(jīng)數(shù)代發(fā)展，保持著每代處理器性能提高15%~30%，TDP基本不變的高水平——這些成就是在集成了內(nèi)存控制器、顯示核心等更多組件的情況下取得的。與此同時，AMD則經(jīng)歷了陣痛，盡管處理器性能也在穩(wěn)步提高，但過高的發(fā)熱量和落后的制程阻礙了它前進(jìn)的步伐。尤其是在筆記本電腦平臺上，英特爾一直處在獨領(lǐng)風(fēng)騷的地位，即使是Pentium 4失意的時代，筆記本電腦平臺上的Pentium M處理器也依然保持著性能的優(yōu)勢。移動處理器未來的發(fā)展趨勢如何？CHIP認(rèn)為，節(jié)能和高效率依然是處理器的發(fā)展方向。隨著制程技術(shù)和架構(gòu)技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來數(shù)年之內(nèi)，處理器的發(fā)展依然會沿著摩爾定律指引的道路前進(jìn)。而在更遠(yuǎn)的未來，整個半導(dǎo)體業(yè)的大變革或許正等待著我們。

微架構(gòu)技術(shù)繼續(xù)挖掘潛力

根據(jù)英特爾的慣例，每隔大約6~7年左右，便會啟動一次微架構(gòu)的較大變革。不過，由于目前競爭對手AMD在性能和發(fā)熱量等主要指標(biāo)方面表現(xiàn)不佳，因此Core微架構(gòu)可能還會維持一段壽命周期，僅僅依靠對微架構(gòu)的漸進(jìn)式改進(jìn)和工藝的進(jìn)步來達(dá)到每代處理器性能提高10%~30%左右的目標(biāo)。

Core微架構(gòu)處理器面世6年來，最令人稱道的進(jìn)步是逐步“融合”了原來北橋芯片的功能，AMD也做了同樣的事情。目前，英特爾和AMD最新的桌面和移動平臺處理器，包括即將上市的Ivy Bridge在內(nèi)，都集成了內(nèi)存控制器、GPU、高清視頻壓縮解壓、I/O和能源管理等模塊。主流Ivy Bridge處理器的耗電量從25W降低到了17W，因此第二代Ultrabook在技術(shù)上將會更成熟，使用體驗也更佳。2013年將要上市的Haswell處理器則更進(jìn)一步，某些型號將會集成南橋芯片的絕大部分功能，包括各類總線和外部接口，從而成為第一顆SoC（片上系統(tǒng)）型的高性能處理器——第一顆SoC型x86處理器的殊榮則屬于剛剛上市代號為Medfield的Atom處理器。而桌面型號和其他移動處理器也會采用將南橋集成在CPU模組內(nèi)的MCM（Multi-Chip Module）封裝模式。對于移動計算平臺而言，CPU的SoC化可算是具有里程碑式的重大意義，SoC型Haswell處理器無論從性能、耗電量還是尺寸等方面，都是Ultrabook平臺最適合的“心臟”。到2013年Haswell處理器全面上市之時，Ultrabook普及的最佳時機(jī)也將隨之來臨。

盡管依然基于Core微架構(gòu)，但Haswell處理器依然擁有幾個重要的革新。除了前文中提及的SoC化之外，它還支持所謂的“Transactional Synchronization（TSX，事務(wù)同步擴(kuò)展）”技術(shù)，這一技術(shù)允許程序員指定事務(wù)型同步代碼空間，從而由處理器動態(tài)決定線程是否鎖定。這樣可將目前程序員常用的粗粒度線程鎖定轉(zhuǎn)為自由度更高且對多線程利用更好的細(xì)粒度線程鎖定，且可避免較大的出錯風(fēng)險。此外，新增的AVX2指令集也是Haswell處理器一大特色。AVX2是由Sandy Bridge架構(gòu)上的第一代AVX指令集擴(kuò)展增強(qiáng)而來的，為絕大多數(shù)128位SIMD整數(shù)指令帶來了256位數(shù)值處理能力，同時繼續(xù)遵循AVX的編程模式。AVX2還提供了一系列的增強(qiáng)功能，包括數(shù)據(jù)元素的廣播、逆變、每個數(shù)據(jù)元素可變位移計數(shù)的矢量位移指令，從內(nèi)存中拾取非相鄰數(shù)據(jù)元素的指令等等。至于再下一代的Broadwell處理器，目前還沒有具體的消息傳來，只知道它將是全SoC設(shè)計。

制程技術(shù)期待變革

多年來，英特爾的制程技術(shù)一直領(lǐng)先于業(yè)界，但I(xiàn)BM、三星和臺積電等的技術(shù)進(jìn)步也令人矚目。自從摩爾定律提出以來，半導(dǎo)體業(yè)界一直沿著摩爾定律的指引發(fā)展，但目前，我們已經(jīng)越來越多地討論摩爾定律乃至硅芯片發(fā)展的盡頭。

隨著英特爾22nm工藝晶體管的量產(chǎn)，關(guān)于22nm工藝的疑慮已經(jīng)煙消云散。在22nm節(jié)點，英特爾率先使用了三柵極晶體管這一創(chuàng)新技術(shù)，但最近的Ivy Bridge處理器推遲出貨的事件據(jù)稱也與22nm制程的不穩(wěn)定有關(guān)系。2011年年底，英特爾又進(jìn)一步宣布14nm工藝已經(jīng)成功試產(chǎn)，盡管業(yè)界對英特爾在14nm節(jié)點上的功力深信不疑，可是對14nm工藝之后硅芯片發(fā)展的質(zhì)疑之聲也一直沒有中斷。除了英特爾之外，IBM、Globe Foundries和臺積電等公司也在針對14nm節(jié)點技術(shù)展開研究，預(yù)計在2013~2015年，先進(jìn)處理器的制造工藝將全面轉(zhuǎn)向14nm。隨著制程技術(shù)的細(xì)微化，用于改進(jìn)生產(chǎn)工藝的投資也越來越多。從數(shù)年前開始，在各類半導(dǎo)體年會上都會出現(xiàn)類似預(yù)警的聲音，也就是阻礙未來半導(dǎo)體制程技術(shù)進(jìn)步腳步的不是研究，而是成本。在14nm技術(shù)節(jié)點上，將會有幾項重要的技術(shù)投入實用化，它們就是此前我們曾經(jīng)多次報道的EUV光刻技術(shù)、450mm（18英寸）大尺寸晶圓技術(shù)和3D晶體管技術(shù)。其中，EUV光刻技術(shù)和450mm晶圓都需要大量的初期資金投入，因此成本提升也是勢在必行。

EUV光刻技術(shù)采用13.5nm波長的短波紫外光，根據(jù)相關(guān)理論，它的極限分辨率是6.7nm左右，但在實際應(yīng)用中，在10nm~12nm工藝級別層面，就需要應(yīng)用各類超解像技術(shù)，這類技術(shù)的運用將會帶來進(jìn)一步的成本上升。此外，即使在EUV技術(shù)上投入巨額資金，但當(dāng)半導(dǎo)體元件進(jìn)一步精細(xì)化之后，EUV技術(shù)仍有可能變得跟不上時代，其他替代技術(shù)，如多電子束無罩光刻技術(shù)（Multi-e-Beam Maskless Lithography，MEBML）恐怕也面臨類似的問題，這與193nm紫外光刻技術(shù)經(jīng)歷多次改進(jìn)仍可屹立不倒形成強(qiáng)烈的對比。因此相關(guān)研究人員一致認(rèn)為，14nm節(jié)點（對英特爾是10nm節(jié)點）是EUV光刻技術(shù)介入的最后時期，如果屆時還不能成功上位，EUV技術(shù)將會失去機(jī)會。目前，ASML公司的NXE-3300型EUV光刻機(jī)已經(jīng)量產(chǎn)，并準(zhǔn)備供給一些有影響力的廠商評估使用。

在半導(dǎo)體業(yè)界大廠中，英特爾已經(jīng)明確表示EUV光源功率的增長已經(jīng)無法跟上它進(jìn)步的步伐，因此14nm處理器使用193nm液浸式光刻+減半節(jié)距雙重成像技術(shù)已經(jīng)成為定局。而其他廠商，如臺積電則仍在猶豫，EUV技術(shù)有可能成為它們14nm工藝的首選項，前提是這一兩年內(nèi)光源功率能夠有突破性的進(jìn)展。針對10nm工藝節(jié)點，英特爾方面認(rèn)為EUV技術(shù)仍是首選，如果一切順利，它將選用EUV技術(shù)來制造芯片的關(guān)鍵層；但英特爾也不準(zhǔn)備在一棵樹上吊死，因此該公司仍然準(zhǔn)備了193nm液浸光刻技術(shù)+多重成像/互補(bǔ)成像技術(shù)的備選方案。后者成本更昂貴，但實現(xiàn)的困難程度則較小。而對幾乎所有半導(dǎo)體廠商而言，用193nm液浸光刻技術(shù)形成格柵圖案，再用EUV/MEBML/多重成像技術(shù)完成線切割可能是14nm到10nm工藝節(jié)點最為現(xiàn)實的選擇。

450mm晶圓的應(yīng)用也已經(jīng)被大大延誤。根據(jù)2008年英特爾、臺積電和三星達(dá)成的協(xié)議，今年本應(yīng)是450mm晶圓的實用化元年，但目前這一日期已經(jīng)被推到了2015年，甚至2018年。目前英特爾在建的Fab 42廠（2013年投產(chǎn)）依然采用300mm晶圓設(shè)備，但保留了升級能力；D1X廠則完成了450mm晶圓試產(chǎn)。而臺積電的態(tài)度則更為積極，表示將投資100億美元建設(shè)新的450mm晶圓工廠，并在2015年完成投產(chǎn)。這可能是因為臺積電面臨巨大的代工產(chǎn)能壓力而英特爾已經(jīng)有足夠多的工廠完成自家生產(chǎn)任務(wù)的緣故。

隨著晶體管的尺寸越來越小，絕緣層也變得越來越薄。當(dāng)工藝進(jìn)展到10nm以下時，只有幾個原子厚度的絕緣層可能會失效。此外，小尺寸硅晶體管的效率也已經(jīng)無法保證。因此目前業(yè)界一致認(rèn)為，在10nm工藝以下，半導(dǎo)體材質(zhì)將變成鍺、鎵以及其他第三和第五主族元素合金，配合現(xiàn)有的3D晶體管技術(shù)和銀導(dǎo)線技術(shù)，能夠滿足6nm制程級別的需求。目前進(jìn)入候選者范圍的還有基于石墨烯和碳納米管的碳晶體管等先進(jìn)技術(shù)……CHIP認(rèn)為，或許未來幾年，我們將見證摩爾定律的終結(jié)，但這并不代表半導(dǎo)體技術(shù)會停滯不前。

固態(tài)硬盤取代傳統(tǒng)硬盤

在筆記本電腦平臺上，未來數(shù)年內(nèi)固態(tài)硬盤（SSD）將全面取代傳統(tǒng)硬盤。固態(tài)硬盤可以降低筆記本電腦的重量和耗電量，減小筆記本電腦的尺寸，更能夠提高筆記本電腦的性能。長期以來，硬盤性能一直是電腦的瓶頸，如今這一形勢已經(jīng)完全改觀。索尼公司去年推出的VAIO Z系列筆記本電腦采用了集成化的雙主控芯片SSD RAID，磁盤持續(xù)讀取速度竟然高達(dá)1GB/s級別，徹底顛覆了輕薄本=低性能的傳統(tǒng)觀念。而如果使用傳統(tǒng)的2.5英寸硬盤來組成RAID的話，不但發(fā)熱量、體積和耗電會大幅度增加，而且更無法達(dá)到這樣的性能指標(biāo)，這正是固態(tài)硬盤的魅力所在。

存儲介質(zhì)成本下降

固態(tài)硬盤的存儲介質(zhì)是NAND閃存。作為半導(dǎo)體產(chǎn)品，它也能夠享受到制程提升帶來的紅利。此外，由于NAND閃存的結(jié)構(gòu)比處理器更簡單，而且可以做成雙/三值型產(chǎn)品，因此它的發(fā)展速度已經(jīng)超越了摩爾定律。2011年，主流廠商均已宣布投產(chǎn)20nm制程的MLC型NAND閃存，20nm制程N(yùn)AND閃存的投產(chǎn)意味著單個閃存顆粒的容量可以達(dá)到128GB，這是靠層疊封裝8片128Gb的20nm工藝MLC NAND閃存芯片做到的。使用8顆閃存顆粒，可以輕松將SSD的容量提高到1TB，這是以前很難想象的。而在開發(fā)層面，Hynix在2011年年底宣布的15nm工藝制程暫時領(lǐng)先——因為制程紀(jì)錄被打破通常都是幾個月內(nèi)的事情。

迅速進(jìn)步的制程工藝帶來的好處就是單位信息的存儲成本同步下降。在內(nèi)存受市場停滯影響表現(xiàn)低迷之時，相關(guān)廠商的產(chǎn)能越來越集中于能夠帶來利潤的閃存行業(yè)。一年以前，用于SSD的MLC閃存顆粒的售價為1.6美元/GB，而目前的售價則已經(jīng)降低了一半多，照這樣的降價速度，用不了多久SSD的價格就會降為同容量硬盤的1/2，而這也被認(rèn)為是SSD取代傳統(tǒng)硬盤的標(biāo)志。更為可喜的是，在主控廠商的努力下，原本只能用于存儲卡的三值型NAND（TLC NAND）也已能夠用于SSD產(chǎn)品，這進(jìn)一步降低了存儲成本。

一個令人不大樂觀的分析指出未來NAND閃存成本下降的步伐可能會放緩，這主要是因為應(yīng)對制程進(jìn)步需要投入的成本增加所致，為了制造更精細(xì)的存儲單元，需要應(yīng)用的EUV光刻技術(shù)、SOI技術(shù)等都會不可避免地造成成本上升，從而抵消精細(xì)化的好處。當(dāng)NAND閃存工藝接近10nm時，建造一個工廠的投資可能會超過100億美元。但對閃存有信心的分析家也大有人在，2012年的ISSCC會議上，SanDisk的創(chuàng)始人Eli Harari發(fā)布的主題演講就力挺閃存成為“2020年的存儲霸主”。

應(yīng)對后NAND時代

作為半導(dǎo)體產(chǎn)品，目前的浮動?xùn)攀絅AND閃存也有著與處理器一樣的擔(dān)憂，那就是制程技術(shù)的瓶頸。隨著存儲單元尺寸的減小，閃存的浮動?xùn)疟４骐姾傻哪芰σ苍絹碓讲?，需要采用進(jìn)一步的技術(shù)手段來確保數(shù)據(jù)讀寫的速度和正確性。在Hynix報道的15nm工藝中，通過在與字線平行的方向上提高控制柵面積和浮動?xùn)艑挾?，降低了字線和位線之間的干擾；通過增加相鄰字線之間的絕緣空氣間隔，將正在寫入的字線相鄰字線的電壓提高2V來減少漏電風(fēng)險和提高寫入速度。其他廠商的先進(jìn)制程產(chǎn)品也都采用了類似的技術(shù)手段，比如英特爾-鎂光使用了High-K電介質(zhì)、3D晶體管、氣隙技術(shù)等用于目前處理器的技術(shù)。根據(jù)最新發(fā)表的研究結(jié)果，通過采用SOI工藝，可以使NAND閃存的微細(xì)化工藝達(dá)到8nm級別，但NAND閃存的末日將不可避免地會來臨，目前業(yè)界的共識是在2013年后達(dá)到NAND的細(xì)微化極限，因此業(yè)界已經(jīng)開始討論后NAND時代的非易失性存儲技術(shù)。

目前看來，NAND最有希望的繼承者是三維閃存技術(shù)，它是通過將存儲器單元沿三維方向多段積層，從而實現(xiàn)大容量化和低成本化的技術(shù)，實現(xiàn)起來困難不大，而且也不必像其他非易失性存儲技術(shù)那樣需要大量投資，這一技術(shù)也是閃存得以取代硬盤的關(guān)鍵所在，它將把單個閃存芯片的容量推向Tb級別。CHIP將在后續(xù)欄目中詳細(xì)介紹這一技術(shù)。

主控芯片競爭加劇

主控芯片是固態(tài)硬盤的大腦。不過在固態(tài)硬盤發(fā)展的早期，各廠商對主控芯片的研發(fā)明顯不夠重視，這也延緩了固態(tài)硬盤“接班”的步伐。而進(jìn)入2011年以來，隨著固態(tài)硬盤市場的升溫，主控芯片領(lǐng)域的競爭也開始加劇，OCZ對Indilinx的收購和LSI對SandForce的收購也在2011年完成。此后主控芯片的競爭主要仍集中在連續(xù)和隨機(jī)讀寫性能的提高，對新工藝閃存和大容量產(chǎn)品的支持以及穩(wěn)定性的提升等方面。主控芯片需要解決的最重要的就是閃存工藝進(jìn)步、容量提升和性能提高之間的矛盾，這需要主控芯片有更快的處理速度和更優(yōu)良的壓縮算法。CHIP預(yù)計到NAND閃存達(dá)到極限的2013年，主流主控芯片的連續(xù)讀寫能力將上升到1GB/s，隨機(jī)讀寫達(dá)到100 000IOPS，這是在傳統(tǒng)硬盤時代想也不敢想的。同時，主流操作系統(tǒng)如Windows 8以及Mac OS XI將會更好地支持固態(tài)硬盤。在這個大浪淘沙的時代，或許有一些墨守成規(guī)的老牌廠商被淘汰出局，也有銳意進(jìn)取的新生力量加入戰(zhàn)場。

內(nèi)存：提速節(jié)能最關(guān)鍵

32位操作系統(tǒng)在消費領(lǐng)域依然大行其道造成了內(nèi)存持續(xù)一年多的滯銷，而這種情況短期內(nèi)恐怕也很難改觀。內(nèi)存未來如何發(fā)展？CHIP認(rèn)為，提速和降低能耗依然是內(nèi)存的出路。

DDR4接班推遲

DDR3內(nèi)存可算是近年來少有的長壽產(chǎn)品之一，由于很多人還在使用僅能利用3.2GB內(nèi)存的32位操作系統(tǒng)，因此大容量內(nèi)存需求增長十分緩慢。此前，JEDEC已經(jīng)確定了DDR4內(nèi)存的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，三星更是在一年多以前就試產(chǎn)了第一條DDR4內(nèi)存。DDR4內(nèi)存擁有1.6GT/s到3.2GT/s的傳輸速度，工作電壓為1.2V或更低，無論在速度還是節(jié)能方面都優(yōu)于它的前輩。不過，DDR4的“接班”還為時尚早，英特爾方面最新的消息稱，即使是將要在2013年推出的Haswell處理器也不會支持DDR4內(nèi)存，看來DDR3的壽命至少還有兩三年時間。

既然DDR4不會提前接班，那么DDR3內(nèi)存繼續(xù)提高速度并降低能耗才是王道。盡管Haswell處理器才最高支持到DDR3 1600，但內(nèi)存工藝的進(jìn)步已經(jīng)使目前不少型號的DDR3內(nèi)存達(dá)到或超越了這一規(guī)格。針對節(jié)能方面的需求，廠商還紛紛推出了低電壓版的DDR3L內(nèi)存，采用30nm工藝的內(nèi)存顆粒使其工作電壓可以降低到1.25V，這種低電壓內(nèi)存比同容量標(biāo)準(zhǔn)的1.5V DDR3內(nèi)存可節(jié)能15%~60%。

立體時代和后DRAM時代

內(nèi)存發(fā)展停滯不前的原因除了操作系統(tǒng)和軟件更新?lián)Q代緩慢外，CPU和GPU的需求不旺盛也是一個主要原因——目前內(nèi)存的帶寬已經(jīng)完全能夠滿足需要。不過隨著集成的GPU性能不斷增強(qiáng)以及固態(tài)硬盤帶來的數(shù)據(jù)存取速度的巨大提升，內(nèi)存也需要進(jìn)一步提速。目前業(yè)界一致認(rèn)為，當(dāng)DRAM的制造工藝提高到10nm級別時，便會遇到技術(shù)瓶頸，而采用硅通孔技術(shù)（Thorough Silicon Via，TSV）的立體化DRAM內(nèi)存是現(xiàn)實可行的解決方案。這項技術(shù)可將DRAM的速度提升到現(xiàn)有產(chǎn)品的15倍左右，并大幅度削減封裝面積和耗電量。2011年年底，IBM和鎂光已經(jīng)開始合作生產(chǎn)被稱為“混合存儲立方”（Hybrid Memory Cube，HMC）的TSV產(chǎn)品，預(yù)計用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)裝置、高性能計算系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)設(shè)備，未來將會擴(kuò)展到個人電腦及消費類電子產(chǎn)品。

東芝和Hynix正在合作開發(fā)的非易失性存儲器——自旋轉(zhuǎn)移矩磁阻RAM（STT-MRAM）也被業(yè)界認(rèn)為是很有希望取代DRAM，完成高速的SSD與處理器之間數(shù)據(jù)交換的存儲技術(shù)。由于是高速非易失性存儲介質(zhì)，因此系統(tǒng)和常用軟件都可實現(xiàn)瞬間打開，這無疑非常有吸引力。三星等公司也在研究類似技術(shù)，并收購了擁有大量STT-MRAM專利的Grandis公司。當(dāng)然，這一技術(shù)還會面臨其他高速非易失存儲技術(shù)，如ReRAM等的挑戰(zhàn)，但目前看來STT-MRAM暫時領(lǐng)先。

超高速連接引領(lǐng)潮流

各類形形色色的接口是筆記本電腦輕薄化的大敵，設(shè)計師們經(jīng)常絞盡腦汁地安排各類接口的位置。因為接口位置不僅影響到外在的美觀和易用性，還和主板布線以及模塊安排等息息相關(guān)。未來的筆記本電腦可以通過超高速接口的集約化來解決這些煩惱。當(dāng)然，還有下一代高速無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，讓我們的筆記本電腦更加如虎添翼。

超高速接口淘汰傳統(tǒng)接口

超輕薄設(shè)計的MacBook Air簡約的接口幾乎給每個人留下深刻印象，特別是首次投入應(yīng)用的Thunderbolt接口。Thunderbolt的前身是被命名為“Light Peak”的硅光子學(xué)傳輸技術(shù)。

英特爾基于這一技術(shù)開發(fā)的Thunderbolt超高速接口通過轉(zhuǎn)換線纜，可以轉(zhuǎn)化出HDMI、VGA、LAN等多種筆記本電腦的常用接口。Thunderbolt接口的最大傳輸速度可以達(dá)到10Gb/s，可以采用銅纜和光纖兩種傳輸介質(zhì)。采用銅纜時，能夠供給外部設(shè)備10W功率的電力，足夠一臺刻錄機(jī)使用；采用光纖時可以達(dá)到100m左右的傳輸距離。通過菊花鏈還可連接6臺其他設(shè)備。蘋果公司在Thunderbolt的應(yīng)用方面反應(yīng)最為積極，目前除了在蘋果電腦平臺上全面采用Thunderbolt接口外，還推出了帶有Thunderbolt接口的一系列外設(shè)如顯示器和移動硬盤等，其他公司也推出了磁盤陣列等產(chǎn)品。其他廠商也會在2012年跟進(jìn)這項技術(shù)，目前已有大量采用Thunderbolt接口的Ultrabook和主板以及外設(shè)產(chǎn)品在各類展會上展出。

需要指出的是，Thunderbolt接口具有靈活的外部接口形式，可以“寄生”在各類高速接口之上，比如蘋果的Thunderbolt接口就寄生于MiniDisplayport接口中。更為常見的USB 3.0接口也很受歡迎，因為它更普及，同樣也規(guī)定了光纖傳輸協(xié)議。索尼VAIO Z系列筆記本電腦就采用了搭載Thunderbolt的USB3.0接口，它也是第一種實現(xiàn)光纖傳輸?shù)腖ight Peak產(chǎn)品，這一接口主要用于連接帶有獨立顯示卡和藍(lán)光光驅(qū)的擴(kuò)展塢，當(dāng)然也可以連接任何具有同樣USB3.0形式的Thunderbolt接口設(shè)備。Thunderbolt技術(shù)的未來發(fā)展是兼容PCI-E 3.0協(xié)議，這可使Thunderbolt的傳輸速度提高到5GT/s的級別。此外，與USB 3.0的進(jìn)一步整合也會使它更受歡迎，盡管很多評論家將Thunderbolt和USB 3.0視為相互競爭的技術(shù)，但現(xiàn)在看起來，它們更具有互補(bǔ)性。未來的筆記本電腦或許只需要一樣外部接口，就是這種整合了Thunderbolt接口的USB X.0接口。

下一代Wi-Fi 802.11ac+ad

盡管具備450Mb/s傳輸能力的新802.11n無線路由器才剛剛開始走向普及，但誰也不敢說它就夠用——用戶對于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨髮嵲谔⒘?。所幸我們還有下一代無線互聯(lián)網(wǎng)可以期待。在1月份的前沿技術(shù)欄目中，CHIP剛剛為讀者介紹了這兩種下一代的無線互聯(lián)技術(shù)。802.11ac采用5GHz頻段進(jìn)行通訊，能夠達(dá)到433Mb/s~6.8Gb/s的驚人速度，用于筆記本電腦平臺的無線網(wǎng)卡大約能達(dá)到1Gb/s的速度級別。802.11ad則使用了60GHz的毫米波，傳輸速度達(dá)到5Gb/s~7Gb/s。此外，802.11ad在架構(gòu)方面考慮了能夠與現(xiàn)有的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)兼容的可能性，同時802.11ad定義的協(xié)議適配層能夠允許Wi-Fi和HDMI、DisplayPort、PCI-E、USB等“有線”標(biāo)準(zhǔn)界面在802.11ad芯片的MAC層和物理層直接執(zhí)行，這也為個人電腦高速接口的無線化提供了不錯的平臺。在此基礎(chǔ)上，Wilocity/高通創(chuàng)銳訊已經(jīng)推出了2.4GHz/5GHz/60GHz三頻合一的半高無線網(wǎng)卡樣品。在不久的將來，筆記本電腦的無線通訊速度就可提高到Gb/s的級別。

電腦大變樣

很顯然，科技的進(jìn)步將使筆記本電腦發(fā)生大幅度的改變，Ultrabook和Macbook Air就是未來筆記本電腦最好的樣板。高速的處理器、固態(tài)硬盤和數(shù)據(jù)傳輸形式將使得輕薄的筆記本電腦擁有超卓的性能。當(dāng)然，我們也絕不能忽視ARM和超低能耗型x86處理器平臺。盡管廉價“上網(wǎng)本”的熱度已經(jīng)退潮，但結(jié)合了廉價高速固態(tài)硬盤和擁有大量應(yīng)用的Android/iOS操作系統(tǒng)之后，它們將在低價型筆記本電腦領(lǐng)域中卷土重來也未可知——當(dāng)然，這樣的筆記本電腦可不是“上網(wǎng)本”能夠比擬的。

架構(gòu)升級

英特爾已經(jīng)開始使用32nm甚至22nm技術(shù)來生產(chǎn)處理器，而且應(yīng)用于手機(jī)的Atom處理器已經(jīng)出現(xiàn)，其在性能和功耗方面的表現(xiàn)與ARM處理器已經(jīng)十分接近。

聲音

預(yù)計2013年首批測試用450mm晶圓可制成，相應(yīng)的芯片生產(chǎn)設(shè)備方面則會在2013年到位。英特爾預(yù)計2015年其首條450mm產(chǎn)線將可開始試產(chǎn)。英特爾在亞利桑納州興建的Fab14工廠車間的大小、高度以及建筑承重能力等方面都已符合生產(chǎn)新產(chǎn)品的需求，因此兼容450mm晶圓沒有問題。

Leonard Hobbs

英特爾愛爾蘭分公司的研發(fā)高管

新工藝新材料

制程繼續(xù)發(fā)展要求新工藝和新材料要應(yīng)用到產(chǎn)品生產(chǎn)中，EUV光刻、450mm（18英寸）大尺寸晶圓技術(shù)、3D晶體管，基于石墨烯和碳納米管的碳晶體管都是未來的發(fā)展方向。

EUV光刻

該技術(shù)采用13.5nm波長的短波紫外光，在實際應(yīng)用中，可以達(dá)到10nm~12nm工藝級別，這需要應(yīng)用各類超解像技術(shù)，在制程發(fā)展到14nm之后可能還需要采用新的技術(shù)。

碳晶體管

基于石墨烯和碳納米管的碳晶體管可能成為目前硅晶體管的替代品，由IBM研發(fā)的碳納米晶體管，據(jù)稱能將硅技術(shù)的三極管速度翻兩番。

閃存與內(nèi)存

采用新制程的MLC NAND能夠大幅提升閃存的容量，并降低成本。而新的結(jié)構(gòu)才是閃存與內(nèi)存發(fā)展的新未來。

新工藝

采用20nm工藝制造的8GB容量MLC NAND核心的面積為118mm2，可以看到采用25nm和34nm的產(chǎn)品要比它大很多。

三維NAND

三維結(jié)構(gòu)的NAND是SSD容量提升的主要發(fā)展方向，而不同廠商在設(shè)計三維NAND時會采用不同的思路。

立方體

IBM和鎂光已經(jīng)生產(chǎn)的被稱為“混合存儲立方”（Hybrid Memory Cube，HMC）的TSV產(chǎn)品。