10、实现千万亿级晶体管逻辑系统：应对制造缺陷、硬件故障与系统规格不完整的挑战

实现千万亿级晶体管逻辑系统：应对制造缺陷、硬件故障与系统规格不完整的挑战

1. 逻辑系统发展趋势与研究方向

随着科技的不断进步，硬件和逻辑设计取得了显著的进展。现代单芯片 CPU 中使用的晶体管比 1947 年的原始晶体管小了数亿倍。未来 10 - 20 年，可能会出现能够生产拥有比现在多十亿倍晶体管或开关的硬件设备的方法。这种制造密度的大幅提升并非基于当前大多数技术路线图的预测，而是源于研究人员有望发现能使设备密度实现跃升的全新技术。

在逻辑设计和电子产品小型化的背后，存在着强大的经济驱动力。随着晶体管密度的增加，设计师不仅能够减小产品的尺寸，还能创造出更大型、更复杂的设计。未来，当设计拥有比现在多十亿倍的容量时，其复杂程度难以想象。而且，一些旨在寻找场效应晶体管替代品的研究工作涉及三维结构，这意味着未来可能会出现用于逻辑设计的三维硬件。

在未来 10 - 20 年，技术突破可能是渐进式的，也可能是跨越式的，这取决于多种因素，如突破的性质和时机、是否能形成完整的生产方法以及新思想的实践速度。除了拥有更多的开关数量和更小的封装尺寸外，未来的生产方式和产品参数可能与现在大不相同。这引发了学术界和工业界都需要关注的一系列研究问题：
- 分析新兴开关生产方法 ：对新兴的开关生产方法进行分析，以确定它们是否符合集成电路的工程要求，并预测使用特定新方法的结果。需要考虑的因素包括单位面积或体积内的开关数量（密度）、设备内的开关总数（体积）、操作条件限制、操作速度、功率要求、生产成本以及生产方法和产品在生命周期内的可靠性。
- 设计有效利用大量晶体管的方案 ：提出能够有效利用 10¹⁷ 个晶体管或开