电脑、手机靠 0 和 1 干活 —— 跟吃饭用筷子似的,几十年没变过,没人觉得有问题。但最近发现个新鲜事:华为拿了三进制芯片专利,这是要让芯片多一种 “干活状态”?其实早在上世纪 50 年代,苏联人就玩过这招,还做出了世界第一台三进制电脑,就是命不太好。
先聊聊老毛子当年的 “神操作”。1950 年代苏联跟美国比电脑,一开始靠 BESM-1 赢了,但美国 IBM 能批量造,苏联却只能手工攒机器,零件还缺。莫斯科大学有个叫 Brusentsov 的,嫌二进制大型机又贵又难碰,就琢磨搞个简单的 —— 正好遇到个数学家,给他讲 “三进制数学”,能用 - 1(否)、0(中间态)、1(是)三种状态干活。
俩人折腾两年,1958 年搞出了叫 Setun 的三进制电脑。这机器是真省:就 2000 个磁性元件 + 100 个晶体管,比当时的二进制机器零件少 30%,还便宜 10 倍!后来喀山工厂造了 50 台送研究机构,结果工厂不想扩大生产,再加上全世界的内存、软件早跟二进制绑死了,Setun 最后就停产了 —— 不是不好用,是生不逢时。
现在轮到华为了。为啥又提三进制?因为现在 AI 太费电了,数据中心的电费跟流水似的,二进制芯片的瓶颈也越来越明显。华为这专利的巧劲在于:用了特殊晶体管,有两个阈值(普通二进制就一个),能清清楚楚分出三种状态 —— 这样一来,芯片用的器件少了 40%,功耗降 60%,速度还能快 20%,等于 “少干活还多办事”。
当然,三进制想成气候,还有俩坎:一是 “噪声”,三种状态得分得特别清,一点干扰就容易出错;二是现在整个半导体生态都是为二进制建的,软件、内存、编译器全得适配。不过有个好消息:石墨烯和碳纳米管晶体管正好能解决这些问题 —— 这玩意儿尺寸小,能精准设三种状态,台积电和 IMEC 都押注这技术,之前还有论文说用它做的三进制芯片,AI 运算能省 30% 电、少 45% 面积。
说实在的,三进制能不能取代二进制不好说,但华为这步棋挺实在 —— 现在企业用电成本越来越高,能省 60% 电还提速,谁不心动?当年苏联人没做成的事,说不定以后能靠咱们补上。至于最后成不成,咱不用操心,就看这 “芯片多一种状态” 的新鲜事,能不能让以后的电脑、数据中心少花点电费,这就够了。