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      摩爾定律是萊特定律嗎?電池技術公司希望如此

      放大字體  縮小字體 發布日期:2021-11-15
       

      在電池技術方面,摩爾定律(Moore’s Law)不如萊特定律(Wright one)嗎?

      科學定律描述觀察到的現象,像是牛頓萬有引力定律(Newton’s Law of Gravity)。所謂的工程‘定律’側重于設計過程或制造過程,例如摩爾定律(Moore’s Law)。盡管這條最有名的工程定律實際上是一條更為全面的原理的推論,但眾所周知,半導體專家在預測中經常提到這條定律。例如,一些技術倡導者為汽車電池領域缺乏摩爾定律而感到惋惜。

      Dassault Systemes戰略與研究團隊的材料科學公司研究員Michael Doyle觀察:未來三年,電池市場的重點是將成本降低50%。在特定時間范圍內能量密度加倍模擬了摩爾定律的設計與制造定律預測。讓我們看看Doyle對于電池技術趨勢的陳述。

      是什么推動了每三年將電池能量密度翻倍的愿望(相當于半導體節點的18個月)?Doyle做出了幾個問題的解釋。成本是一個驅動因素?,F實中5萬美元的一輛新車不是普通人或大眾市場的解決方案,因此,成本不得不下降。幸運的是,大規??s減常用半導體裝置和汽車行業的價格已經司空見慣。這些行業可以互相包容,因為汽車依賴于半導體裝置以及相關技術。

      同樣,充電時間也將縮減??蛻粼诮o電動汽車充電時在充電站等待時間不足30分鐘。然而,更大的電池還需要跟多的時間充電。

      Doyle說,幸運的是,特斯拉能源增長56倍的目標看起來很有希望。同樣,汽車的OEM正在推動降低每組電池40%的成本,以提高盈利。還有很多類似的現象,像是減輕電池組的重量,或可推動航空市場。

      量子世界中的摩爾定律

      就像是半導體和汽車領域一樣,僅在短短幾年內將性能提高一倍,現在是量子計算機的基準。量子計算專業人員指的是他們系統的量子體積(QV),而不是摩爾定律。

      量子體積是測量量子計算機解決復雜現實問題能力的一個指標。然而增長量子體積與現有標準(例如,根據摩爾定律半導體性能)有何區別?在回答該問題之前,有必要理解什么是量子體積。

      量子體積是IBM最初用來衡量量子計算機性能的硬件不可知指標。之所以需要這個指標是因為經典計算機的晶體管計數和量子計算機的量子比特計數是不一樣的。為了在商業上可行和有用,量子計算機必須具有一點低級錯誤、高度連接性和可伸縮的量子位元,以確保系統具有容錯性和可靠性。這就是量子體積現在可以成為量子計算機在解決現實問題方面取得進展的基準的原因。

      根據霍尼韋爾(Honeywell)近期發布的,Model H1系統已經成為第一個實現1024量子體積的系統。這意味著量子體積比四個月前翻了一倍。

      萊特定律Vs.摩爾定律 

      1936年,Theodore P. Wright寫了一篇名為《Factors affecting the costs of airplanes》(《影響飛機成本的因素》)的論文。事實證明,摩爾定律是萊特定律的一個特例。這項定律描述了幾十個行業的技術發展,其中包括尚未形成的半導體電子空間。

      幾年前,圣菲研究所(SFI)發布了一份工作論述,由Bela Nagy,  J. Doyne Farmer, Quan M. Bui, and Jessika E. Trancik共同完成的《Statistical Basis for Predicting Technological Progress》,其中比較了6種技術預測模型和62種不同技術的恒定成本數據。該數據集包括了像是晶體管和DRAM等的硬件規格,以及在技術發展期間能源、化學品和其他類別產品的規格。該數據集涵蓋了近40年的數據。

      論文的作者指出:單純用一個數字來量化一項技術的性能是不可能的。例如,一臺電腦的特點是速度、存儲容量、尺寸、成本以及其他無形的特征。一臺可能運行更快,而另一臺相對便宜。

      為了使分析正?;?,作者專注在單一變量上:成本,特別是單位成本在通貨膨脹調整后的價格。例如,將摩爾定律計算能力轉化為單位成本,將大眾熟悉的“每18個月翻一番”轉化為“晶體管成本每1.4年下降50%”。

      據報道,萊特定律看上去似乎比摩爾定律好一些。當產量呈指數增長時,摩爾定律和萊特定律非常相似。然而,萊特定律憑借其在更長時期內的表現領先。

      因此,如果電池技術的產量呈指數級增長,要多虧了電動汽車的產量大幅增長,那么汽車專家們或許應該引用萊特定律而不是其半導體衍生物,這可能是Doyle之前提到的在3年內(而不是18個月)能將能源數據翻番的原因。隨著更多數據的匯編和分析,這一趨勢將更加明顯。

      中國化學與物理電源行業協會 楊柳翻譯

      2021.11.11

       
      關于我們:中國化學與物理電源行業協會(China Industrial Association of Power Sources,縮寫:CIAPS) 是由電池行業企(事)業單位自愿組成的全國性、行業性、非營利性的社會組織。協會成立于1989年12月,現有530多家會員單位,下設堿性蓄電池與新型化學電源分會、酸性蓄電池分會、鋰電池分會、太陽能光伏分會、干電池工作委員會、電源配件分會、移動電源分會、儲能應用分會、動力電池應用分會和電池隔膜分會等十個分支機構。
      本會專業范圍包括:鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、氫鎳蓄電池、鋅錳堿錳電池、鋰一次電池、鋰離子電池、太陽電池、燃料電池、鋅銀電池、熱電池、超級電容器、溫差發電器及其他各種新型電池、電池系統解決方案,以及各類電池用原材料、零配件、生產設備、測試儀器和電池管理系統等。

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