量子隧道效應(yīng)對加密貨幣挖掘芯哈希率的影響
摩爾定律指出,集成電路中的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一倍,直到現(xiàn)在,這一說法幾乎都是正確的。晶體管是電子設(shè)備的基本組成部分;它們放大和開關(guān)電子信號。芯片上的晶體管越多,處理能力就越強。然而,由于量子隧道效應(yīng),小晶體管的數(shù)量是有限的,這就使得加密貨幣特制挖掘應(yīng)用程序的集成電路(ASIC)芯片功能變強非常困難。
量子隧穿是由電子的波粒二向性產(chǎn)生的,并且與電子的波特性特別相關(guān)。電子的波不會立即在一個屏障上停留。它逐漸變細,如果一個屏障足夠小,那么電子的波就會到達屏障的另一邊,盡管它的衰減幅度很大。如果有足夠的電子撞擊屏障,那么一些電子就能有效地通過屏障傳送。
在晶體管不到5納米的情況下,量子隧穿會一直處于“on”狀態(tài),這使得它們無法使用。晶體管需要以百分之百的精度開啟和關(guān)閉,計算機才能正確地運行,所以量子隧穿會影響到一臺晶體管太小的計算機。
目前,加密貨幣挖掘芯片上最小的晶體管是7nm——日本GMO公司已經(jīng)開發(fā)出一種33 TH /s的比特幣挖掘設(shè)備,帶有7nm晶體管。由于量子隧道效應(yīng),科學(xué)家們普遍認為7nm是晶體管的最小可靠尺寸。實際上IBM在2017年開發(fā)了5納米硅芯片,但必須利用不同的技術(shù)來實現(xiàn)這一目標。勞倫斯伯克利國家實驗室利用二硫化鉬和納米管開發(fā)了1納米晶體管,但它們不能批量生產(chǎn)晶體管來制造芯片,即便如此,量子隧道效應(yīng)也可能是個問題。
也許通過使用全新的技術(shù)來制造晶體管,可以規(guī)避量子隧道效應(yīng),但是當涉及到硅片上的晶體管時,它們似乎只能達到如此小的規(guī)模,而目前的技術(shù)已經(jīng)接近極限。這將抑制加密貨幣挖掘硬件的加速和發(fā)展。當然,采礦制造商可以在設(shè)備中裝入更多的芯片,來產(chǎn)生更高的哈希率,但沒有什么比擁有越來越小的晶體管,批量生產(chǎn)芯片更能提高哈希率的了,因為這樣可以成倍地增加處理能