电子,电子!谁来拯救摩尔定律?

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☆☆☆☆☆
出版者:清华大学出版社
作者:张天蓉
出品人:
页数:240
译者:
出版时间:2015-1-1
价格:35
装帧:平装
isbn号码:9787302368458
丛书系列:
图书标签:
  • 科普
  • 摩尔定律
  • 量子
  • 物理
  • 计算机
  • 特斯拉
  • 自旋
  • 能带
  • 电子技术
  • 摩尔定律
  • 芯片发展
  • 半导体
  • 科技趋势
  • 未来预测
  • 人工智能
  • 创新突破
  • 硬件发展
  • 产业变革
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具体描述

量子、能带、晶格、玻色子、自旋、费米子、霍尔效应、凝聚态、拓扑绝缘体•••

描述和探索这些概念、理论的发生与发展

法拉第、特斯拉、赫兹、郎道、肖克利、霍尔•••

解读这些大师们的科学工作及趣闻轶事

什么原因造成了摩尔定律的危机?谁来拯救它?电子技术背后有哪些物理理论?相关的物理学家们当前在研究些什么热门课题?他们的研究成果能延续摩尔定律吗?电子在半导体中是怎样舞蹈的?此书将带你走近与此有关的物理及工程领域,从回顾半导体以及电的历史开始,到三只脚的魔术师—晶体管的发明;从原子模型的历史演化,到热门的自旋电子学研究,一直到目前的纳米技术以及凝聚态中的前沿进展,诸如量子霍尔效应、拓扑绝缘体,等等。

《电子,电子!谁来拯救摩尔定律?》 内容概要 这本书并非关于某本具体书籍的详细内容概述,而是探讨一个在科技界和产业界长期占据核心地位,却日益显现出瓶颈的趋势——摩尔定律。摩尔定律,由英特尔联合创始人戈登·摩尔在1965年提出,最初预测集成电路上可容纳的晶体管数量大约每两年翻一番,这一趋势在过去几十年里驱动了计算能力的指数级增长,深刻地改变了我们的世界。 然而,随着半导体制造技术的不断精进,物理上的极限和经济上的挑战正日益严峻。曾经看似永恒的摩尔定律,如今正面临着前所未有的质疑和困境。本书将深入剖析这一现象,从多个维度揭示摩尔定律的现状、挑战以及未来的可能走向。 核心议题与探讨方向 1. 摩尔定律的演变与成就: 首先,本书会回顾摩尔定律的提出背景、发展历程及其在半导体产业和社会进步中所扮演的关键角色。它将详细阐述,正是摩尔定律的指引,使得芯片的性能不断提升,功耗持续降低,成本也逐渐可控,从而催生了个人电脑、互联网、智能手机等一系列革命性的技术和产品。我们将通过具体的历史案例和技术节点,来展现摩尔定律的强大生命力及其对现代社会形成的深远影响。 2. 物理与经济的双重枷锁: 随着晶体管尺寸逼近原子级别,量子隧穿效应等物理障碍开始显现,继续缩小尺寸变得异常困难且成本高昂。本书将详细探讨这些物理层面的挑战,例如微纳加工的精度极限、材料的物理特性限制,以及功耗和散热问题如何成为制约芯片性能提升的瓶颈。同时,也将分析芯片制造巨额的研发和生产投入,以及随之而来的经济效益递减问题。当继续投资于先进工艺的边际收益逐渐缩小,企业将面临艰难的决策。 3. 寻找“后摩尔定律”时代的出路: 面对摩尔定律的放缓,科技界和产业界并非束手无策。本书将重点关注当前正在涌现的各种创新思路和技术方向,它们有望在新的维度上实现计算能力的飞跃,或者在效率和性能上达到新的平衡。这包括但不限于: 异构计算与专用芯片: 探讨将不同类型的计算任务分配给专门设计的处理单元(如CPU、GPU、ASIC、FPGA等)的策略,以及其在人工智能、大数据分析、高性能计算等领域的应用前景。 三维集成与堆叠技术: 分析通过垂直堆叠芯片层或将不同功能的芯片封装在一起,以提高集成密度和互联带宽的新型制造和设计方法。 新材料与新器件: 介绍碳纳米管、二维材料(如石墨烯)等新兴材料,以及基于这些材料的全新晶体管结构,它们可能突破硅基CMOS技术的局限。 量子计算与类脑计算: 展望颠覆性的计算范式,如利用量子力学原理进行计算的量子计算机,以及模拟生物神经系统工作方式的类脑计算,它们有望在特定问题上实现指数级的性能提升。 先进封装技术: 详细介绍Chiplet(芯粒)等技术,通过将大型芯片分解成更小的、可互换的“芯粒”,再通过先进的封装技术将它们集成起来,实现更灵活、更具成本效益的设计和制造。 软件与算法的优化: 强调在硬件进步放缓的情况下,通过优化软件算法、提高编程效率,以及设计更智能的编译器和操作系统,来充分挖掘现有硬件潜力的重要性。 4. 产业生态与未来展望: 本书还将审视摩尔定律放缓对整个半导体产业链、下游应用产业以及全球科技竞争格局可能带来的影响。它将探讨企业如何调整研发策略、商业模式,以及各国如何通过政策和投资来应对这一挑战,以维持技术领先和经济发展。最后,本书将尝试勾勒出“后摩尔定律”时代的科技图景,展望计算能力的未来发展方向,以及这些进步将如何继续塑造人类社会。 目标读者 本书适合对信息技术、半导体产业、计算科学发展史以及未来科技趋势感兴趣的广泛读者,包括工程师、科研人员、技术爱好者、科技政策制定者,以及任何希望深入理解当前计算能力发展瓶颈和未来机遇的读者。它将以清晰的逻辑、深入的分析和前瞻性的视角,带领读者一起探索这个至关重要的问题。

作者简介

张天蓉,女。美国得州奥斯汀大学理论物理博士,现住美国芝加哥。研究课题包括广义相对论、黑洞辐射、费曼路径积分、毫微微秒激光、集成电路EDA软件等。发表专业论文三十余篇。2008年出版科普小说《新东方夜谭》;2010年11月出版悬疑小说《美国房客》。2012年开始,在科学网发表一系列科普博文,其文风深入浅出,趣味盎然,亦保持科学的严谨性,深得读者喜爱。是第六版《十万个为什么》物理卷参编者之一。2013年出版科普读物:《蝴蝶效应之谜:走近分形与混沌》和《世纪幽灵:走近量子纠缠》。

目录信息

序言 - 戴元本
前言
第一章:点石成金
1.1 法拉第初识半导体
1.2敏感的半导体
1.3猫胡子侦测器
1.4闪电大师特斯拉
1.5点石成金
第二章:独立特行的电子
2.1原子模型的变迁
2.2能带论-为电子造房子
2.3倒格子空间
2.4布洛赫波和布里渊区
2.5电子如何分房入住?
2.6接触产生奇迹
2.7三条腿的魔术师
第三章:电子自旋舞
3.1巨磁电阻效应
3.2自旋登上舞台
3.3自旋电子学
3.4与磁共舞
3.5自旋转移力矩
3.6几个简单自旋器件
第四章:霍尔圆舞曲
4.1朗道的故事
4.2物质的千姿百“相”
4.3霍尔效应大家族
4.4量子霍尔效应
4.5洗澡水中的小孩
4.6拓扑绝缘体
附录
附录A:费米子和玻色子
附录B:布拉菲格子、布拉格衍射、布洛赫波、布里渊区
附录C:周期势场中的能带
附录D:电磁势和规范变换
附录E:拓扑简介
附录F:纤维丛和陈类
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

评分☆☆☆☆☆

书名《电子,电子!谁来拯救摩尔定律?》真是太富有画面感和情感冲击力了!它直接喊出了很多科技爱好者和从业者心中的共鸣。摩尔定律就像一个巨大的引擎,驱动着我们进入一个又一个数字化时代,但现在,这个引擎似乎遇到了瓶颈,甚至有熄火的危险。我迫切想知道,这本书会以一种怎样的“拯救”姿态出现?它会像一位经验丰富的医生,为奄奄一息的摩尔定律把脉问诊,找出病因,然后开出药方吗?我猜想,书中可能会对当下几种主要的“拯救”方案进行梳理和评估,比如3D堆叠技术、新的半导体材料、以及那些更具革命性的计算架构,例如神经形态计算或者模拟计算。我特别感兴趣的是,书中是否会探讨那些“非主流”但可能具有颠覆性的技术路径?比如,是否有可能利用生物体本身的复杂性来构建计算系统?或者,是否能找到一种完全不同的方式来处理信息,从而绕开对传统半导体器件的依赖?我期待这本书能为我带来一种“绝处逢生”的希望感,让我们看到科技创新的无限可能性,即便是在最艰难的时刻。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字起得真有意思,《电子,电子!谁来拯救摩尔定律?》。光是书名就让人联想到科技界那颗悬而未决的“达摩克利斯之剑”——摩尔定律的极限。我最近一直在关注科技前沿的动态,特别是关于芯片制造和半导体行业的发展。很多文章都在探讨摩尔定律是否已经走到尽头,或者还有哪些新的技术和思路能够延续它的生命。这本书会不会深入剖析这个问题?会不会从物理学的角度,探讨电子世界的微观极限?会不会从工程学的角度,介绍那些正在研发的颠覆性技术,比如量子计算、光子计算,甚至是一些我们尚未听闻的奇思妙想?我特别期待这本书能够跳出那些泛泛而谈的口号,给出一些真正具有深度和洞察力的分析。毕竟,摩尔定律的终结不仅仅是科技界的事情,它关系到我们未来生活的方方面面,从智能手机的性能提升,到人工智能的飞速发展,再到大数据处理的能力,无不与芯片的进步息息相关。我希望这本书能够为我打开一扇新的窗口,让我更清晰地理解科技的脉络,也对未来科技的发展方向有一个更准确的预判。

评分☆☆☆☆☆

《电子,电子!谁来拯救摩尔定律?》这个书名,瞬间就勾起了我最深层次的好奇心。因为它直接触及了一个我一直以来都感到有些不安的话题——我们引以为傲的科技进步,似乎正在遇到一个物理学上的“天花板”。我总是想,当电子元件做得越来越小,越来越密集,最终会达到一个怎样的极限?这个极限,是否就是摩尔定律所预示的那样,即将到来?这本书会不会以一种非常“硬核”的方式,去解析那些制约芯片制造的物理障碍?比如,量子隧穿效应、散热问题、以及制造工艺的精度极限等等。我期待书中能够有深入浅出的讲解,让我这个非专业人士也能大致理解那些高深的科学原理。同时,我也很好奇,作者会从哪个角度去“拯救”摩尔定律?是寻找新的材料,比如石墨烯或者其他二维材料?是探索全新的计算范式,比如类脑计算或者生物计算?还是会彻底颠覆我们现有的计算模型,比如量子计算的真正突破?这其中的任何一种可能性,都足够令人兴奋。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《电子,电子!谁来拯救摩尔定律?》简直太抓人了!“摩尔定律”这几个字本身就带着一种历史的厚重感和一丝丝的紧迫感,而前面加上“电子,电子!谁来拯救?”这样的呼喊,就好像一个身处困境的科学家在向全世界求救一样,充满了戏剧性和悬念。我很好奇,这本书究竟会以一种什么样的叙事方式来展开?是学术的严谨论证,还是科普的生动讲解?会不会通过一些生动的故事,比如那些为突破芯片瓶颈而奋斗的科学家们的经历,来展现科技发展的艰难与伟大?我一直觉得,理解技术进步不能只看冷冰冰的数据和理论,更要看到背后的人文关怀和创新精神。这本书会不会挖掘出那些不为人知的幕后故事,让我们感受到科技创新并非一蹴而就,而是无数次尝试、失败、再尝试的结晶?我对书中可能涉及到的历史回溯也充满期待,比如摩尔定律是如何诞生的,它又如何塑造了我们今天的数字世界,以及在它辉煌的几十年里,都经历过哪些重要的技术里程碑。

评分☆☆☆☆☆

读到《电子,电子!谁来拯救摩尔定律?》这个书名,我立刻被它那充满张力的表达方式所吸引。它不是那种平铺直叙的科学报告,而更像是一种情绪的宣泄,一种对技术发展困境的深刻忧虑。我猜想,这本书或许不会仅仅停留在对摩尔定律本身衰退的讨论,而是会从更宏观的视角,去审视整个半导体产业所面临的挑战。比如,地缘政治对全球芯片供应链的影响,以及由此引发的技术民族主义思潮,会不会是书中探讨的一部分?再者,我们现在所处的时代,正经历着前所未有的数字化浪潮,人工智能、物联网、5G通信等等,这些技术的发展都高度依赖于计算能力的持续提升。如果摩尔定律真的走向尽头,那么这些未来科技的图景又将如何演变?这本书会不会探讨那些“后摩尔定律时代”的解决方案?它会不会给我们描绘出一些令人耳目一新的技术方向,比如基于新型材料的计算,或者分布式计算的新模式?我希望这本书能引发读者对于科技发展路径的深入思考,而不仅仅是简单地罗列技术名词。

评分☆☆☆☆☆

非常硬的科普,这风格我挺喜欢,不过对科普的受众群太硬了点。前三章讲半导体器件就足够打倒一片,学过电子工程的都不一定能搞清楚能带理论玩的是什么鬼。结尾篇的量子霍尔效应、自旋霍尔效应、边缘态、拓扑序啥的很时髦很酷,但作为素材拿来写科普太过凶残。。。。

评分☆☆☆☆☆

量子、能带、晶格、玻色子 法拉第、特斯拉、赫兹、郎道

评分☆☆☆☆☆

不错 想看看她其他几本科普书

评分☆☆☆☆☆

非常硬的科普,这风格我挺喜欢,不过对科普的受众群太硬了点。前三章讲半导体器件就足够打倒一片,学过电子工程的都不一定能搞清楚能带理论玩的是什么鬼。结尾篇的量子霍尔效应、自旋霍尔效应、边缘态、拓扑序啥的很时髦很酷,但作为素材拿来写科普太过凶残。。。。

评分☆☆☆☆☆

本以为是信息技术发展前瞻及企业研发、销售分析,原来是物理学方面的啊……

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