第50章 （碳化硅2）：短板（2/2）

上世纪七十年代，前苏联停止了三进位计算机的研发，因为他们既缺钱又没有完整的產业链，

最重要的原因是亮国和欧洲二进位计算机的设备和应用並未对前苏联进行封锁。

前苏联人发现既然想买就买得到，支出的成本和费用远远低於自成体系地搞一套三进位的巨大投入，那又何乐不为呢？

与此同时，以二进位为基础的计算机產业迅猛发展，电晶体代替了电子管，单位面积中的集成电路密度越来越大，计算速度指数级提高，以一年甚至半年为时间单位的摩尔定律竟然不可思议地持续了几十年之久。

存储、计算、传输和封装技术日新月异，新材料、新工艺层出不穷。网际网路、移动网际网路、人工大模型（ai）、agi以及智慧机器人为代表的各种智能设备，你方唱罢我登场，对算力的需求越来越高。

终於摩尔定律接近了物理极限，集成电路宽度从几十纳米到几纳米之后，原有的工艺已经无法支持更密集的排列。

人工大模型像是张开血盆大口，吞噬著人类本就不足的电力资源。

低耗能、节电的计算方案被提上日程，三进位架构重新成为研发的热点。

理论上，单位面积实现相同的运算能力，三进位架构下的集成电路密度低於二进位，低功耗优势明显。反之，同样的集成电路密度条件下，三进位架构的运算速度高於二进位。

但是三进位架构必须从头开始，除了要额外付出巨大的投入，遇到的困难也很多，三进位架构的第一个短板就是元器件材料问题。

基於三进位的元器件技术路线可以说是百齐放，归结起来有两大类。

一类是利用碳纳米管，在纳米级操控下，不同圈层直径口径可以输出高、中、低三种稳定电压，实现分別代表1、0、-1三种状態，称为“管径法”。

另一类技术路线是將三种不同的金属和氧化物堆叠起来，比如金属鋰、磷酸鋰和金属镍，各自输出不同的电压，表示三种不同的状態，称为“堆叠法”。

以上两类方法都能明显地降低功耗，提升计算速度，各自输入输出的三种电压之间的转换具有可逆重复性，这也是三进位计算机元器件的必要条件。

三进位架构具有明显的低功耗优势，达到节电的目的，但是人工大模型除了大量耗电之外，还大量耗水。

在很多国家和地区，水资源比电力资源还稀缺。

隨著集成电路排列的密集程度达到了原子尺度，纳米级的集成电路晶片在生產和运行过程中，

散热成了大问题。

传统的风扇已经无法满足需求，聪明的工程师们把整个电路板都泡在特製的“水”里，用循环水来降温，也就是所谓的“浸入式”。

怎样能节约水呢？

在电子信息大潮中，电晶体技术不断进步，第一代电晶体是硅，第二代电晶体是砷化鎵，第三代电晶体是碳化硅。

新的技术需求和新材料往往是相互成就、相伴相生的。有的时候也会令人尷尬，发明了一种新材料，却没有应用需求，而有的应用需求又找不到適合的材料。

在计算机工业发展的很长一段时间里，对於耐高温材料元器件的需求並不是很强烈。

这既是一个成本问题，也是一个应用场景必要性的问题。没有人把计算机放在火上烤，耐高温又有什么用呢？

上世纪中叶以后的几十年里，前苏联发射探测器登陆金星的尝试进行了二十多次，几乎都没有成功传回信號，因为金星表面高温高压，温度超过400度，地球上现有的任何电气设备都將被烧毁而无法使用。

新需求呼唤新材料，碳化硅就是一种耐高温、低电阻、硬度高、稳定性强的材料，碳化硅製成的元器件可以抵御500度的高温，

亮国航天局在即將发射的金星探测器上使用的各种电气设备几乎都换成了碳化硅元器件。

达芙妮知道一些新型金星探测器的情况，对麦可说：“你的想法是不止金星探测器，而是在计算机的生產和运行过程中也大量使用碳化硅元器件，抵御高温，降低散热的需求，达到节水的目的。”

麦可神秘地笑了，说道：“如果元器件能耐高温，我们就能把水冷重新改迴风冷，那將不只是节水，是根本就不用水了。”

“啊？你是怎么想出来的，看来在创新的路上不仅需要科学家，更需要能够引领方向的战略家呀！”达芙妮感嘆道。

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压章集句诗：

无劳比素丝，唐，杜甫此石幸胜之。宋，辛弃疾昔我未尝造，宋，黄叔美行藏贵適时。清，姜再恆