1.總結晶元設計的“醜陋”篇章
2022 年，晶元設計界和谷歌內部爆發了一場辯論。 爭議在於強化學習AI系統，谷歌利用該系統在為其AI加速器晶元（TPU）布局邏輯和記憶體塊方面邁出了關鍵的一步。 在 2021 年發表在《自然》雜誌上的一項研究中，谷歌聲稱它在尋找最佳布局方面擊敗了頂級學術演算法和人類晶元設計師。 谷歌的乙個競爭對手團隊回應說，它沒有，但該公司不會公布競爭對手的結果。
一年後，由IEEE院士Andrew Kahng領導的乙個小組報告了一項研究，他說該研究旨在幫助社群度過這段不愉快的時期。 Kahng的研究在很大程度上支援了競爭對手的觀點。 從那以後，《自然》雜誌發表了一篇社論表達了擔憂，而Kahng撤回了最初附在谷歌上的社論。 但這家搜尋巨頭仍然支援其人工智慧。 就在 2023 年 8 月，谷歌 Deepmind 首席科學家 Jeff Dean 表示，與 TPU 團隊可用的其他方法相比，TPU 的 37 個模組中有 26 個由於 AI 而具有更好的效能布局，37 個模組中有 7 個表現同樣出色。
2.美國大學正在建設半導體人才團隊
隨著《晶元和科學法案》將向美國的晶元製造注入數百億美元，問題出現了：“誰將在這些新工廠工作？美國各地的大學，尤其是那些接近晶圓廠建設專案的大學，正在改進他們的半導體教育計畫，據長期貢獻者Prachi Patel稱。 希望引導有才華的學生遠離人工智慧和其他熱門領域**，並帶領他們致力於製造使人工智慧成為可能的晶元。
3.電晶體可以在沒有移動部件的情況下處理熱量
去年11月，加州大學洛杉磯分校的研究人員報道了熱電晶體的發明，這是第乙個使用電子訊號來控制熱量流動的固態器件。 散熱一直是處理器效能的長期限制，隨著處理器成為 3D 堆疊小晶元的集合，散熱只會變得更加困難。 與熱電晶體相比，即使是當今的先進方法對晶元溫度變化的反應也很慢，熱電晶體可以以 1 MHz 的速度快速開啟和關閉熱導率。
4.光刻機進一步延續了摩爾定律
極紫外光刻技術已經醞釀了幾十年，直到幾年前，它才進入常規應用，在最先進的晶元上列印奈米級圖案。 是時候公升級了。 正如ASML的工程師所解釋的那樣，目前使用的技術版本僅限於製造解像度約為其光波長13的產品5奈米圖案。 為了低於此限制，工程師必須對系統的光學器件進行一些重大更改，並解決隨之而來的所有級聯問題。 順便說一句，這並不是EUV的唯一改進。 類似於反向執行的燃料電池的新技術將使該技術更加環保。
5.氮化鎵和碳化矽爭奪綠色技術主導地位
我們越來越擔心半導體製造業的汙染，但這個故事實際上正在得到解決。 碳化矽和氮化鎵功率半導體都比矽半導體效率更高。 IEEE Spectrum試圖回答的問題是：這些寬頻隙半導體中哪一種在什麼情況下效果最好？答案很複雜，但很有趣。 有一點很清楚，這兩種半導體都將阻止大量碳進入大氣。
6.英特爾全力致力於背面電源的開發
晶元製造商計畫對高階處理器的互連架構進行重大改變。 自從IC發明以來，所有連線電晶體的金屬都是在矽表面以上形成的。 這種做法已經奏效了幾十年，但必須結束。 資料承載互連的要求與電力承載互連的要求之間存在著根本的緊張關係。 基本上，如果承載電源的互連又短又寬，則功率損耗會更少。 因此，研究人員提出了一種方案，將輸電網路移動到矽的底部，在那裡金屬線可以保持寬和導電。 這為更好地封裝上面的資料載體行留出了更多空間。 英特爾是第一家宣布將使用背面電源技術（稱為Powervia）製造晶元的晶元製造商。 今年6月，該公司公布的結果顯示，Powervia本身的效能提公升了約6%，大約是大型電晶體小型化帶來的效能提公升的一半。 英特爾將在 2024 年使用 Powervia 和一種名為 Ribbonfet 的新型電晶體的組合來製造 CPU。
7.在矽上放置雷射器的 4 種方法
矽有很多用途。 製造雷射不是其中之一。 但是，在矽晶元上安裝雷射器可以解決許多尷尬的整合問題，並有助於加速處理器和其他晶元之間的資料傳輸。 因此，工程師們一直在想出實用的方法，將化合物半導體製成的雷射器整合到矽晶圓上，並且以可製造且相對便宜的方式進行。
8.晶元上的粒子加速器變小
很少有技術能夠同時擁有城市大小和小硬幣大小的版本。 但現在粒子加速器可以做到這一點。 德國科學家沒有使用電場來提高長軌道上電子的速度，而是使用光使電子通過奈米寬和 05公釐長的凹槽。 在這個尺度上，加速電子前進的電場來自光的振盪電場。 在加速器的作用下，電子的速度提高了40%。 科學家們希望有朝一日能夠將它們提高到對醫學研究和其他應用有用的速度。
9.研究人員發現了迄今為止最快的半導體
什麼有 6 個錸原子、8 個硒原子和 12 個氯原子？有史以來發現的最快的半導體，僅此而已。 這種分子形成超團簇，其作用類似於乙個大原子，但具有這些元素中不存在的特性。 其速度的秘密在於聲子的行為，聲子是由固體振動形成的準粒子。 通常聲子減慢，部分原因是干擾激子、束縛電子對和帶正電的空穴。 該分子中的聲子沒有撞擊激子，而是與激子結合，產生一種新的準粒子，以兩倍於電子的速度自由流過半導體。 不幸的是，錸是地球上最稀有的元素之一。
10.光子聚變的實際功率
矽太陽能電池相對便宜且數量充足，但它們錯過了陽光中的大量能量。 基本上，不使用能量低於矽帶隙的色光。 但是，如果我們能把這些顏色變成首選的矽色調呢？史丹福大學的研究人員解釋了這是如何做到的。 通過在多個分子和能量狀態之間交換電子的複雜過程，他們找到了一種將兩個無用的光子變成乙個有用的光子的方法。 對光伏發電的影響可能是巨大的。
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