臺(tái)積電傳出考量3 納米赴美設(shè)廠。工研院IEK 主任室計(jì)畫(huà)副組長(zhǎng)楊瑞臨指出，臺(tái)積電3 納米選址非常關(guān)鍵，牽涉布局量子電腦1 納米以下的次納米新技術(shù)和材料。

臺(tái)積電今天最新回應(yīng)表示，公司還在評(píng)估3 納米制程會(huì)在哪個(gè)地點(diǎn)落腳，相關(guān)評(píng)估作業(yè)會(huì)持續(xù)到明年上半年，因此目前到明年上半年還有數(shù)個(gè)月，不會(huì)這么快做這么重大的決定。至于會(huì)不會(huì)在美國(guó)進(jìn)一步投資，臺(tái)積電引述董事長(zhǎng)張忠謀先前指出，并未排除可能性，但現(xiàn)在說(shuō)3 納米制程會(huì)在美國(guó)落腳，言之過(guò)早，因?yàn)橐矫髂晟习肽瓴艜?huì)做決定。

臺(tái)積電表示，南科高雄園區(qū)路竹基地也未排除在外，持續(xù)觀察，選地尚未決定。至于電力問(wèn)題，臺(tái)積電重申，考慮設(shè)廠地點(diǎn)，水、電、土地、人才，都非常重要。

楊瑞臨分析，臺(tái)積電的3 納米制程，應(yīng)該是摩爾定律（Moore’s Law）下電晶體制程微縮的可能最后節(jié)點(diǎn)。臺(tái)積電3 納米制程將是關(guān)鍵的轉(zhuǎn)捩點(diǎn)，以銜接1 納米制程和1 納米以下的次納米新材料技術(shù)。

楊瑞臨預(yù)期，臺(tái)積電1 納米制程可能不會(huì)服膺摩爾定律，也可能不會(huì)采用矽材料，而是使用新的次納米技術(shù)和新材料。他研判，臺(tái)積電布局3 納米制程，就會(huì)一并整體設(shè)想到下一階段次納米制程技術(shù)和關(guān)鍵新材料的產(chǎn)業(yè)布局。

楊瑞臨指出，臺(tái)積電在考量3 納米制程晶圓廠的地點(diǎn)，絕對(duì)不是只有考量水、電、土地、環(huán)評(píng)等因素而已，還牽涉到選址設(shè)點(diǎn)當(dāng)?shù)厥欠窬邆湮磥?lái)半導(dǎo)體全新次納米技術(shù)與關(guān)鍵新材料的研發(fā)實(shí)力、人才需求和產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系，因應(yīng)未來(lái)量子電腦（quantum computer）發(fā)展趨勢(shì)。

全球包括美國(guó)、歐盟和中國(guó)等政府、學(xué)界、研發(fā)單位和企業(yè)，正在大幅編列預(yù)算，積極布局量子電腦技術(shù)，鎖定資料中心的人工智慧（AI）處理應(yīng)用。從企業(yè)來(lái)看，又以IBM 和Google 投入最積極。

楊瑞臨表示，資料中心用高效能運(yùn)算（HPC）的處理器（GPU）應(yīng)用，帶動(dòng)10 納米、7 納米、5 納米到3 納米制程發(fā)展，不過(guò)到了3 納米制程，處理頻率速度應(yīng)該就會(huì)到頂了。他指出，量子電腦和人工智慧（AI）應(yīng)用，處理器速度要更快，也就是每單位時(shí)間處理位元數(shù)要更多，但是到了3 納米制程之后，技術(shù)就會(huì)遇到瓶頸，耗電量會(huì)更大。

楊瑞臨表示，量子電腦技術(shù)可能不會(huì)以矽材料為基礎(chǔ)，可能采用全新2 維材料，處理器必須具備4 位元、甚至16 位元的處理能力，因此，量子電腦的處理頻率速度不用這么頻繁，又可以大幅省電，預(yù)估量子電腦的耗電量可能比現(xiàn)在電腦的耗電量，降低到千分之一甚至到萬(wàn)分之一。

楊瑞臨指出，量子電腦技術(shù)應(yīng)用，牽涉到1 納米制程及下一階段次納米制程的技術(shù)開(kāi)發(fā)，可能改變?nèi)虬雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)的生態(tài)。他預(yù)期，臺(tái)積電3 納米制程預(yù)估2022 年到2023 年進(jìn)入試產(chǎn)階段，1 納米制程可能在2026 年到2027 年進(jìn)入試產(chǎn)階段。

楊瑞臨認(rèn)為，臺(tái)積電3 納米制程的設(shè)廠地點(diǎn)，牽涉到1 納米以及之后新世代次納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的布局，臺(tái)灣若要留住臺(tái)積電的3 納米制程晶圓廠，要把眼光看到8 年到10 年之后的全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與新興技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。他指出，臺(tái)灣不能單單只從環(huán)評(píng)或是水電土地的角度出發(fā)，更要進(jìn)一步掌握半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展及全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局趨勢(shì)，培養(yǎng)和深化量子電腦的技術(shù)、人才和資源，全方位替臺(tái)積電設(shè)想。

摩爾定律失效后， 計(jì)算性能增長(zhǎng)的繼承者

摩爾定律假定，微處理器的晶體管將每?jī)赡攴槐叮鼈兊挠?jì)算性能也隨之翻倍。自戈登摩爾（Gordon Moore）1965年提出以來(lái)，該定律一直生效。不過(guò)近年來(lái)業(yè)界一直預(yù)測(cè)該定律即將失效。早在2000年，《麻省理工科技評(píng)論》就硅技術(shù)在大小和速度上的極限提出了警告。

實(shí)際上，摩爾定律并不算是定律。它更多的是自我實(shí)現(xiàn)的預(yù)言。摩爾并沒(méi)有將它描述成像地心引力或者動(dòng)量守恒定律這樣的不變真理。他只是給我們?cè)O(shè)定了預(yù)期，而芯片廠商們相應(yīng)地去兌現(xiàn)預(yù)期。

事實(shí)上，行業(yè)一直在尋找新方法來(lái)給更微小的芯片帶來(lái)更強(qiáng)的性能。遺憾的是，他們找不到方法來(lái)同步削減成本。《快公司》（Fast Company）今年2月撰文指出，全球半導(dǎo)體行業(yè)不再基于每?jī)赡陮?shí)現(xiàn)性能翻倍的概念來(lái)制定硅芯片研發(fā)計(jì)劃，原因就是無(wú)力承擔(dān)跟上性能提升步伐所需購(gòu)買(mǎi)的超復(fù)雜制造工具和工藝成本。此外，當(dāng)前的制造技術(shù)可能無(wú)法再像原來(lái)那樣大幅度縮小硅晶體管。不管怎樣，晶體管都已經(jīng)變得非常微小，以至于可能無(wú)法遵循通常的物理定律——這引發(fā)了它們還能夠在醫(yī)療設(shè)備或者核電站使用多久的疑問(wèn)。

那么，那意味著科技驅(qū)動(dòng)的指數(shù)級(jí)變化時(shí)代即將走到盡頭了嗎？

不。

即便硅芯片正接近物理和經(jīng)濟(jì)成本上的極限，也還有其它的方法繼續(xù)驅(qū)動(dòng)計(jì)算性能的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，比如采用新材料來(lái)打造芯片和以新方式定義計(jì)算本身。目前已經(jīng)出現(xiàn)了與晶體管速度無(wú)關(guān)的技術(shù)進(jìn)步，如深度學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的更加聰明的軟件，以及通過(guò)利用云資源實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)計(jì)算能力的技術(shù)。而這只是未來(lái)計(jì)算創(chuàng)新的冰山一角。

以下是有望驅(qū)動(dòng)計(jì)算性能繼續(xù)飛速增長(zhǎng)的幾項(xiàng)新興技術(shù)：

內(nèi)存中計(jì)算。在整個(gè)計(jì)算史上，處理最緩慢的一部分就是從硬盤(pán)獲取數(shù)據(jù)。很多的處理性能都浪費(fèi)在了等待數(shù)據(jù)到達(dá)上。相比之下，內(nèi)存中計(jì)算則將大量的數(shù)據(jù)放在RAM（隨即存取內(nèi)存），使得數(shù)據(jù)可以馬上在RAM中進(jìn)行處理。結(jié)合新型的數(shù)據(jù)庫(kù)、分析技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它能夠大大提升性能和整體成本。

基于石墨烯的微芯片。石墨烯為一個(gè)分子那么厚，導(dǎo)電性能比任何其它人類(lèi)已知的材料都要強(qiáng)。它能夠卷入到微小的管子中，也能夠結(jié)合其它材料使用，能夠在更小的空間里驅(qū)動(dòng)電子以更快的速度運(yùn)動(dòng)。它在這方面甚至要?jiǎng)龠^(guò)最下的硅晶體管。這將會(huì)將針對(duì)微處理器的摩爾定律的適用時(shí)間再延長(zhǎng)幾年。

量子計(jì)算。普通計(jì)算機(jī)中的2位寄存器在某一時(shí)間僅能存儲(chǔ)4個(gè)二進(jìn)制數(shù)（00、01、10、11）中的一個(gè)，而量子計(jì)算機(jī)中的2位量子位（qubit）寄存器可同時(shí)存儲(chǔ)這四個(gè)數(shù)，因?yàn)槊恳粋€(gè)量子比特可表示兩個(gè)值。理論上，量子計(jì)算機(jī)將能夠以數(shù)百萬(wàn)倍于當(dāng)前技術(shù)的速度解決各類(lèi)非常復(fù)雜的問(wèn)題，如分析基因數(shù)據(jù)或者測(cè)試飛機(jī)系統(tǒng)。谷歌研究人員去年宣布，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種新的量子比特方式來(lái)檢測(cè)和防范錯(cuò)誤。

分子電子學(xué)。瑞典隆德大學(xué)研究人員利用納米技術(shù)打造了“生物計(jì)算機(jī)”，通過(guò)沿著納米觀人工路徑同時(shí)移動(dòng)多個(gè)蛋白絲，該款計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行平行計(jì)算。這種生物計(jì)算機(jī)比循序運(yùn)行的傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)更加快速，且節(jié)能99％，制造和使用成本也低于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)。它進(jìn)行商用的時(shí)間可能也將早于量子計(jì)算機(jī)。

DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成base 4，你就可以將它編碼到合成DNA上。為什么要那么做呢很簡(jiǎn)單：一點(diǎn)點(diǎn)DNA就可以存儲(chǔ)一大堆數(shù)據(jù)。事實(shí)上，有瑞士研究團(tuán)隊(duì)估計(jì)，一茶匙的DNA可以容納人類(lèi)迄今為止所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，從最早期的洞穴壁畫(huà)，再到昨天的Facebook動(dòng)態(tài)更新。這種技術(shù)目前需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和資金，不過(guò)基因編輯或許是大數(shù)據(jù)的未來(lái)：Futurism最近報(bào)道稱(chēng)，微軟正在研究利用合成DNA來(lái)進(jìn)行安全的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，已經(jīng)能夠編碼和恢復(fù)100％的初始測(cè)試數(shù)據(jù)。

神經(jīng)形態(tài)計(jì)算。神經(jīng)形態(tài)計(jì)算技術(shù)的目標(biāo)是，打造一款像人腦那樣的計(jì)算機(jī)——處理和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的速度能夠跟生成數(shù)據(jù)一樣快速。到目前為止，業(yè)界已經(jīng)開(kāi)發(fā)出能夠通過(guò)訓(xùn)練和執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的芯片，那是往正確方向邁出的一步。例如，General Vision的神經(jīng)形態(tài)芯片包含1024個(gè)神經(jīng)元，每一個(gè)都是基于SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）的256字節(jié)存儲(chǔ)器，且有3000個(gè)邏輯閘，所有的神經(jīng)元都互相連接，平行運(yùn)行。

無(wú)源Wi－Fi（Passive Wi－fi）。華盛頓大學(xué)的一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)家和電氣工程師團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種耗能比目前的電耗標(biāo)準(zhǔn)少1萬(wàn)倍的Wi－Fi傳輸生成方式。雖然這嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不算是計(jì)算性能的提升，但它是網(wǎng)絡(luò)連接性的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，將會(huì)使能其它技術(shù)的進(jìn)步。無(wú)源Wi－Fi被《麻省理工科技評(píng)論》列入2016年的十大突破性技術(shù)，它將不僅僅可以節(jié)省電耗，還能夠使能最低耗能的物聯(lián)網(wǎng)，讓更多之前非常耗電的設(shè)備第一次能夠通過(guò)Wi－Fi連接網(wǎng)絡(luò)，還有可能會(huì)催生新型的通訊方式。

雖然我們可能在接近硅芯片的性能極限，但技術(shù)本身讓在加速發(fā)展。要阻止它成為現(xiàn)代生活的驅(qū)動(dòng)力是不大可能的。隨著新計(jì)算技術(shù)推動(dòng)機(jī)器人、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、納米技術(shù)以及其它震驚世界的進(jìn)步超越當(dāng)前被公認(rèn)的極限，它的影響力將只會(huì)有增無(wú)減。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，計(jì)算的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)或許無(wú)法永遠(yuǎn)持續(xù)下去，但它的盡頭仍比我們想象的要遙遠(yuǎn)得多。