CPU接近摩爾定律極限

CPU也快了，摩爾定律大約到1奈米工藝就是極限了。現階段很多企業無法突破到10奈米以下，三星和臺積電獨秀，但是摩爾定律也看得見了。現在大多數科技公司已經在嘗試量子計算機。所謂量子優勢和量子霸權可以一定程度上延續摩爾定律。

CPU的更新道理很簡單，之前就是做小電晶體，如果電晶體小了，同樣體積你就可以容納更多。英特爾到10奈米，做不下去，於是開始考慮多核並聯和多執行緒等技術工藝。但體積能耗是硬道理，桌上型電腦的晶片不太講功耗和體積。但是筆記本和手機上需要更小發熱更低。

鋰電池一開始是純鋰金屬做負極。但是鋰金屬太活躍，現如今，無論是磷酸鐵鋰還是三元鋰的NCA和NCM，說白了就是給鋰金屬新增雜質，讓其性狀更加穩定。三元鋰裡面大約是提高鎳含量，但是在穩定性和能量密度極限方面是一個權衡關係。

也就是說，全鋰金屬能量密度最好，但是穩定性最差，磷酸鐵鋰穩定性較好，能量密度較差。這似乎是一個守恆的，你無論怎麼配，都會遭遇到這個極限。眼下，極限就在300Wh/kg附近。效能好的，2030年目標為500Wh/kg。但是三元鋰電池的極限是400Wh/kg，如果用金屬鋰，能量密度會接近4000Wh/kg，但是是不穩定的儲能。

所以，現階段電池技術要發展，有可能需要放棄鋰電池技術路線，去尋找新的思路。當然，鋰電池也可以死磕一下，至少挖掘到一箱油等同的里程水平。

但這和電晶體的縮小難度就不同了。鋰電池是已經到了極限，而電晶體的縮小，是可以透過技術堆積達到的目標。

諾貝爾化學獎得主：約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰。他們都是鋰電池現有技術的奠基人。電池領域需要的是創新，而不是技術目標。而在CPU製造領域，大家是一個有目標的工藝提升。

打個比方，電池領域是迷宮，你不知道怎麼走才能出去。而CPU電晶體縮小體積是一條直路，你只要跑得快，總是可以走到盡頭的。

存在限制與瓶頸，往往意味著那裡是正確的方向。

這是個好問題。

CPU的發展很像《超級瑪麗》這類遊戲，一關比一關難，但是有路，而且基本上是一條走不迷的路。

而電池的發展就比較像猜拳或者擲骰子，充滿了偶然性，化學電池、鋰電池甚至僅在實驗室裡存在的石墨烯電池，它們的出現都很像是人類抽中了大獎。說白了，沒有什麼明顯的延續性，也沒有什麼可預期的未來。

說CPU繞不開摩爾定律，早在1965年，戈登·摩爾（英特爾創始人之一）就提出：當價格不變時，積體電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，效能也將提升一倍。這一定律適用了半個多世紀，至今仍然“安排”著半導體行業的發展規律。

但摩爾定律存在一個極限，對於這極限，2014年張汝京（中芯國際創始人）接受採訪時曾說是14nm，但我們知道，目前7nm晶片已經應用。業界人士比較樂觀的估計為0.1nm，這可以支撐摩爾定律走到2050年。而據估計，ASML（世界最大光刻裝置生產商）可以讓這一極限延伸至1.5nm。

不管多少，這個極限並非遙不可及，人類將很快突破摩爾定律。但在此之前，CPU的發展終究是有跡可循。

甚至於在突破之後，科技界也都給出了相應的發展思路，比如說用光子積體電路取代電子積體電路，從而突破摩爾定律限制。

這裡不做過多展開，有興趣的朋友可以去了解一下。

總結來說，CPU的瓶頸其實就是從0到1和從99到100這兩個關口。中間是闖關遊戲，但遊戲規則很清楚。

我之前研究過手機充電的變遷歷程，發現一個有些尷尬的事實：手機充電技術的大放異彩其實更凸顯出人類在電池研發領域的滯後。

不管是功能機時代的“蝸牛充電”還是智慧機時代的“閃電快充”，其根本上都折射出，電池已經成為制約手機應用場景的一個重要因素。

作為一個與個人相伴時間最長的“電子產品”，智慧手機不應當只擔任通訊、資訊交換、娛樂等作用，在我設想中，它也應當是一個能源儲備中心，一個大資料處理中心，不管從哪一方面來說，都需要手機擁有充沛的電量。

然而目前的電池技術與十年前的差距並不大，在改變形狀、改變材料的最佳化之外，並沒有什麼顛覆性的改變。

十年前的功能機時代，四五千毫安的電池並不少見，如今也一樣。

電池的發展為什麼如此坎坷？因為電池研發的核心不在於電子的通道設計，而在於承載電荷的材料和電荷在某種材料中的運動狀況。

電池的研發核心在於觀察、實驗、篩選、觀察……

電池研發的瓶頸則類似於從0到1，從1到2，從2到3……但可能，3之後就直接到了100。

所以在我看來，正確的表述應該是，CPU的發展瓶頸與電池的發展瓶頸不具備可比性。

其實沒有哪條路相對好走，電池的研發是一件超出消費電子產品甚至半導體行業的大領域，嚴格意義上來說，電池研發屬於能源領域，如果新的電池被人們應用起來，其影響絕不小於CPU突破摩爾定律。但CPU突破摩爾定律後會帶給我們一個什麼樣的新世界？我們可能無法想象。

以上。