CPU速度的极限

Intel的500MHzCPU已经出笼，相信AMD也会很快推出相应的产品。各厂商间CPU的速度竞赛似乎越来越激烈。但我们知道CPU速度的极限吗？它距我们还有多远？

从原理上看，晶体管的体积是影响芯片速度的一个极为重要的因素。处理器的工作方式，是用非常复杂的模式来开关芯片表面大量的晶体管。电流必须通过各晶体管来执行开或关的操作，因此，晶体管体积越小，速度也就越快。在当今各处理器的制造中，广泛使用了一种名为“深紫外线石版印刷术”。这种印刷术的原理倒也简单：技师用深紫外线照射已被放大的模拟芯片表面，再把照出的影像用一系列透镜精确的缩小其比例，并将缩小的影像聚集到硅的感光表面，在硅表面上刻出非常小的凹槽。

然而，这种方法有其天然的问题：如果深紫外线的波长太长，就无法制造出更微小的模式。现在，一些专家正在研究使用波长更短的紫外线（又称“极紫外线”），试图进一步缩小芯片体积。但这种方法所能缩小的距离仍然有限。若将处理过程中所用的石英透境做得过小，就会因为失去透明而无法使用。这似乎是现行工艺难以逾越的障碍。但到目前为止，我们还没有触及这个光学的极限。谁也说不清这个极限会把CPU的速度最终限制在哪里。

晶体管通过其间的微电缆来实现晶体管间的传导。晶体管越小，晶体管间联接的微电缆也必须缩小。而电缆越小，其电阻也就越大，最终会导致高热的产生，从而对芯片造成危害。过去多数芯片都用铝线，铝的导电性虽不如金和铜，但因为过去芯片的尺寸大，而且铝不会伤及硅片（铜就会），价格又比金便宜得多，当然是一种极好的选择。但现在的晶体管越来越小，微电缆也越来越小，已经把铝逼到其使用的极限。因此，现在各公司的芯片工程师们不得不考虑用电阻较低的铜来代替铝。

当今的技术已经解决了铜与硅间的不兼容性，所以能够造出电阻更低、速度更快的芯片。现在，最新的PowerPcG3处理器中已经使用了铜，Intel和AMD也在准备用铜，有望在2000年造出1GHz的CPU。但“铜芯片”的速度极限是多少呢？现在还是个未知数。有专家预测，在下世纪的前五年内，我们应该能看到5GHz的CPU。

Moore定律在今后是否还有效？硅芯片的速度极限到底是多少？专家们对此一直争论不休。Moore定律的内容是：随着技术的发展，每18到24个月，相同空间内的晶体管数量就会增加一倍。从Intel在65年生产的4004处理器，到现在的PentiumⅢ，都基本符合Moore定律。但晶体管的体积不能无限地小下去，Moore定律当然也有它自己的“有效期”。它这个“有效期”还能持续多久呢？