Intel：2020年实现“零能耗计算”

什么时候我们的处理器会达到足够小，小到其能耗和大小都不再成为限制了呢？据网上报道，Intel近日就提出了一个畅想：人们将在2020年实现“零能耗计算”，将CPU处理器的能耗降低到几乎为零的程度，而且这种计算将无处不在。但是，这条接近“零能耗”的路真的那么好走吗？

Intel实验室是很有意思的一个部门，负责开发未来5到10年潜在的能投入生产的技术。就是从这个实验室里，我们得到BBUL封装技术，即内建非凹凸层封装，以及第一个主频达到10GHz的x86结构算术逻辑单元。

在峰会正式开始的前一天的讨论会上，Intel的未来学家Brian David Johnson为我们演示了实验室的研究人员都在研究什么。他提出了“计算归零”的概念，即“有意义的计算(meaningful compute)”将接近于零能耗，也就是说，未来在我们的日常生活中，计算将无处不在。

Intel并没有准确定义“有意义的计算”，但是我们可以从字面上理解，比如把两个数加在一起，这叫做计算，但并不是特别的有意义，而像通过GPS准确测量地理空间位置，打电话，或者玩游戏，这些可以看做是“有意义的”。

摩尔定律和日渐缩小的晶体管告诉我们两种未来发展的可能性：在一定的模片区内，其复杂性、性能和作用都相应提高；或者是在相同的性能下，模片区逐渐减小。

从图中我们可以看到，从最大的计算空间，到数据中心，然后是PC和笔记本电脑，随着芯片逐渐变小，出现了移动设备，那么再往下会是什么？什么都没有了，也就是“零”，因为计算已经无处不在了。那时芯片就会缩小到图中显示的大小，需要极少的功率，任何东西都有可能成为一个电脑。它可以在我们的手表里，眼镜上，甚至是衣服上。

到2013年，Intel希望能将14纳米工艺推向市场，然后每两年缩小一点，如果没有出现无法预料的技术障碍，则2015年10纳米、2017年7纳米、2019年就到5纳米了。工艺到了5纳米的时候，目前的处理器的尺寸将会从一角钱硬币那么大缩小到你电脑机箱里的小型LED灯那样的大小(粗略估计)。

这种“普适计算”的想法已经出现了一段时间了，但是想到一旦有意义的计算真的能接近零能耗，还是很令人兴奋的。要知道硅的大小和成本有着直接的关系。今天80-120平方纳米的智能手机系统级芯片要10到30美元才能集成到手机上，如果集成硅芯片能减小尺寸，那么成本也会相应减少，其对于市场的潜在影响将是巨大的，因此，未来无论是贫穷还是富裕的国家，都将拥有高集成度的芯片。

将计算能耗降低至几乎“零能耗”的水平，这正是Google眼镜或者虚拟现实头盔等轻便型设备所急切需要的。然而，面对这项创新，Intel回避了最大的问题——就目前的电子设备而言，处理器计算所用的能耗通常都占不到设备总能耗的一半。我们手中的电子设备之所以耗电，是因为蔚然成风的高质量视网膜显示屏和LTE连接功能，而CPU与其他节能组件所省下来的电量都被越来越高的存储容量和附加的内存加以抵消。按这种趋势发展的话，即使计算能耗能够趋近于零，电子设备的能耗依旧还要居高不下。

Intel曾在去年的IDF峰会上发布了一份关于“超摩尔定律”增长态的白皮书，在白皮书上承认了上述事实所带来的挑战：现在人们只能保证无线电功率消耗，可用带宽和信号强度其中的两项，未来的全数字无线电和金属氧化物显示屏将会减少这些组件的功率消耗，但是不会减小到零。我们可以通过下面这张图了解一下“超摩尔定律”的相关内容。

在十多年前，有一句业界流行的话：“Intel开发什么，微软就用什么。”这句话说明当时计算性能的改进能立即被新的软件版本无形的吸收，但近几年来这种情况发生了戏剧性的改变，人们讨论的最大问题变成了电池寿命，而不是CPU周期了。

Intel是否真能如自己所言在2020年开发出近于零能耗的计算引擎？也许可以，但它面临的不仅是技术瓶颈，还有市场的接纳程度。不管是Intel还是其他制造商，是否会开发出配套的触摸屏、显示器、无线电设备、扬声器、摄像头与音频处理器来迎合这颗省电的芯呢？锂-空气电池(Lithium-air batteries)最终可能会替代今天的锂-铁电池的设计，但是锂-空气电池的商业化应用也得等上至少十年。

虽然Intel的“零能耗计算计划”困难重重，但我们相信随着技术的革新这项目标终将完成，只不过进度可能会有所放缓。毕竟，八九年前谁能想到可以用小小的智能手机完成服务器才能做的事情呢？在提高电子设备性能的路上，仍旧有很多可能等待人们去发掘，革命尚未成功，同志请持续努力。