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[展望] 计算机:“再见,晶体管。辛苦了,谢谢您!”

已有 1081 次阅读 2023-12-4 22:33 |个人分类:集成电路(资料)|系统分类:科研笔记

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[展望] 计算机:“再见,晶体管。辛苦了,谢谢您!”

                                                     

   这个么,有点“标题党”了。

   标题党是指用夸张的标题吸引人点击查看。

                                         

一、采用“场运算”的计算机,似乎可以绕过传统的晶体管

   其实,传统的晶体管(结型,场效应)和我们人类告别,恐怕是今后很久之后的事情。

   现在说的是:“场运算”概念已经诞生。计算机等需要的“算数加法”、“逻辑与”等,可以不使用传统的晶体管,而是直接利用某些客观存在的“场”分布式作用,直接进行多个“场”之间的算数或逻辑运算。

   具体些,例如:

   (1)“多栅极场效应管”,是用多个栅极形成的多个电场点之间的“算数加法”或“逻辑与”的运算结果,对场效应晶体管的导电沟道进行控制,以期实现相应的数学运算。

   (2)直接利用2个或2个以上光线束同时照射同一区域。这样,就可以直接用光的强度来进行“算数加法”或“逻辑与”的运算。对于线性度好的光电效应材料,相当于直接做“算数加法”。设定阈值,可以改造为“逻辑与”运算。

                                         

   真空三极管(1906, Lee de Forest, triode)兄唱主角也就 41年。晶体管(1947, transistor)兄唱主角已经 76年了。晶体兄应该知足了吧?

   在未来“场运算”里,晶体管的表兄弟们唱主角了。从主角变成配角的,只是传统的典型的场效应管、双极型晶体管。

   在未来唱主角的“光敏电阻、光电二极管、光电三极管、场效应光电管、雪崩光电二极管、……”,并非外人。它们是传统晶体管的亲戚!

                                         

二、采用“场运算”的计算机,可以是数字计算机,也可以是模拟计算机

   目前看,可能数字“场运算”计算机容易制作。

   “场运算”计算机,目前看仅仅是“实现计算的具体技术”的变化;计算机原理自身并没有变化。

                                         

   尚不清楚与内存内计算 (In-Memory Computing)之间的关系。因为我还没有学习内存内计算 (In-Memory Computing)的原理。

                                         

三、“场运算”仍需各个领域的合作努力

   特别是未来适合“场运算”的新材料、新工艺、新原理、……,仍然需要艰苦的研究。

                                         

   “以史为鉴、开创未来,埋头苦干、勇毅前行。”

                                         

   让我们复习一下“场效应管”的艰难历程吧!

                                         

Steve Leibson  TIRIAS Research   Steve2_小.jpg

图1  Steven Leibson

https://www.tiriasresearch.com/wp-content/uploads/2021/10/Steve2.jpg

https://www.tiriasresearch.com/about-2/steve-leibson/

                                         

(1) 2023-04-03, A Brief History of the MOS transistor, Part 1: Early Visionaries

https://www.eejournal.com/article/a-brief-history-of-the-mos-transistor-part-1-early-visionaries/

                                         

(2) 2023-04-05, A Brief History of the MOS transistor, Part 2: Fairchild – The Big Engine that Couldn’t

https://www.eejournal.com/article/a-brief-history-of-the-mos-transistor-part-2-fairchild-the-big-engine-that-couldnt/

                                         

(3) 2023-04-10, A Brief History of the MOS transistor, Part 3: Frank Wanlass – MOS Evangelist, Inventor of CMOS

https://www.eejournal.com/article/a-brief-history-of-the-mos-transistor-part-3-frank-wanlass-mos-evangelist-inventor-of-cmos/

                                         

(4) 2023-04-17, A Brief History of the MOS transistor, Part 4: IBM Research, Persistence, and the Technology No One Wanted

https://www.eejournal.com/article/a-brief-history-of-the-mos-transistor-part-4-ibm-research-persistence-and-the-technology-no-one-wanted/

                                         

(5) 2023-04-24, A Brief History of the MOS transistor, Part 5: RCA – The Persistent CMOS Contrarian

https://www.eejournal.com/article/a-brief-history-of-the-mos-transistor-part-5-rca-the-persistent-cmos-contrarian/

                                         

(6) 2023-04-26, A Brief History of the MOS transistor, Part 6: Intel – The Third Time’s a Charm

https://www.eejournal.com/article/a-brief-history-of-the-mos-transistor-part-6-intel-the-third-times-a-charm/

                                         

(7) 2023-05-01, A Brief History of the MOS transistor, Part 7: HP Loveland, The Hermit Chipmaker

https://www.eejournal.com/article/a-brief-history-of-the-mos-transistor-part-7-hp-loveland-the-hermit-chipmaker/

                                         

(8)2023-04-18,芯片的根本,MOSFET的前世今生

https://zhuanlan.zhihu.com/p/622785112

                                         

   特别感谢《中国大百科全书》!

   https://www.zgbk.com/

   感谢《Computer History Museum》、

   https://computerhistory.org/

   《IEEE Xplore》、

   https://ieeexplore.ieee.org/Xplore/home.jsp

   等众多的学术网站。

   由于近10多天经常病的头晕、浑身乏力,眼下一时记不准近半年都看过的网站了。惭愧!

   感谢众多的相关网站!

                                         

   特别感谢《科学网》、《中国科学院科学智慧火花》等网站!

                                         

Lee de Forest’s vacuum tube would change everything.jpg

图2  Lee de Forest’s vacuum tube would change everything – thankfully for gigging guitar players everywhere, they weren’t all as big as that one. (Image: O. L. Shider form Triangle / Getty Images)  李·德·福雷斯特的真空管将改变一切——谢天谢地,到处都是吉他手,他们并没有那个大。(图片:O.L.Shider形成三角形/盖蒂图片社)

https://guitar.com/wp-content/uploads/2021/07/Leo-De-forest-Credit-O-L-Shider-form-Triangle-Getty-Images@1400x1050-1392x1044.jpg

https://guitar.com/features/opinion-analysis/jhs-josh-scott-guitar-amplifiers-history/

                                         

John Bardeen (left), William Shockley (center) and Walter Brattain.jpg

图3  John Bardeen (left), William Shockley (center) and Walter Brattain  约翰·巴丁(左)、威廉·肖克利(中)和沃尔特·布拉坦

https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/5298771/pub_63a541a5bd61304742bafdda_63a541a85d660b458b02b89f/scale_1200

https://dzen.ru/a/Y6VBpb1hMEdCuv3a

                           

“场运算”概念与器件的初步探索 2023-12-05_页面_1_副本.jpg“场运算”概念与器件的初步探索 2023-12-05_页面_2_副本.jpg“场运算”概念与器件的初步探索 2023-12-05_页面_3_副本.jpg

                           

参考资料:

[1] 2023-10-17,模拟计算机/analog computer/陈文光,中国大百科全书,第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=207401&Type=bkzyb&SubID=81428

[2] 2023-10-17,模数混合计算机/hybrid computer/陈文光,中国大百科全书,第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=207403&Type=bkzyb&SubID=81428

[3] 中国大百科全书

https://www.zgbk.com/

[4] Computer History Museum

https://computerhistory.org/

[5] IEEE Xplore

https://ieeexplore.ieee.org/Xplore/home.jsp  

[6] Patent Public Search Basic (PPUBS Basic)

https://ppubs.uspto.gov/pubwebapp/static/pages/ppubsbasic.html

[7] 科学网博客

https://blog.sciencenet.cn/blog.php

[8] 中国科学院科学智慧火花

http://idea.cas.cn/  

[9] 杨正瓴. 一种新型集成电路概念——串音计算. 北京: [N]中国科学报, 2019-08-15, 第7版 信息技术.

http://paper.sciencenet.cn/dz/dzzz_1.aspx?dzsbqkid=33013

http://paper.sciencenet.cn/dz/upload/2019/8/201981505629684.pdf

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/8/348727.shtm

[10] 中国科学院科学智慧火花,杨正瓴,2023-08-11 23:52,多栅极场效应管可能简化“与非门”数字逻辑电路

https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=85332

                                           

相关链接:

[1] 2023-12-03,[心得] “光电效应”做“算术加法”或者“逻辑与”运算

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1412302.html

[2] 2023-12-02,[重复就是力量] “P对NP, P vs NP, P versus NP”问题的情况汇报

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1412189.html

                 

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https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1412453.html

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