一家硅谷小型创业公司展望超越半导体的计算未来

半导体性能的提升虽然显著，但也带来了巨大的资本、土地和能源成本。或许可以通过引入一些新技术来补充半导体，从而更好地满足日益增长的高端计算需求。

一种思路是将某些高负载任务交给超导体来完成，超导体导电电阻为零，几乎不产生热量。与目前主流的集成电路生产技术相比，这可以大幅降低能耗，从而无需在数据中心进行大量的冷却和元件间距调整。

互补金属氧化物半导体（CMOS）这种标准芯片技术已经主导计算机和个人电子产品近50年了。迄今为止，超导体的应用主要局限于量子计算和高性能传感系统的研究领域。

超导体的应用也带来了自身的挑战，有些系统需要在零下450华氏度左右的低温下运行。超导体需要冷却才能工作，而半导体也需要冷却，因为它们在工作时会产生大量热量。但总体而言，超导体能耗更低。

去年，Mike Lafferty创立了 Snowcap Compute 公司，旨在克服这些障碍，制造出适用于大规模应用的超导体，包括数据中心、商业量子计算以及从地球发射到太空的系统上的计算。Lafferty设想将足球场大小的数据中心缩小到集装箱大小，从根本上改变人工智能模型训练等高要求应用的经济效益。数据中心需要大量的土地和能源用于冷却。基于超导技术的系统可以消除大部分电力运营成本，并允许组件更紧密地堆叠，从而大幅减少设施的占地面积。

该公司于今年6月成立，首轮融资2300万美元，由Playground Global领投。其他投资者包括Cambium Capital、Vsquared Ventures和Osage University Partners。九个月前，Snowcap的估值为6000万美元，但最新估值尚不清楚。

Lafferty表示，公司目前尚未产生收入。其首片直径300毫米（12英寸）的半导体晶圆于2月底出厂。这种尺寸的晶圆已成为行业标准十余年，并可在标准的半导体生产线上生产。

Playground 的联合创始人兼普通合伙人Peter Barrett表示：“Snowcap 组件的尺寸要求是半导体行业在 15 年前就成功解决的问题。”Lafferty 估计，需要六个月时间才能证明其具备实用的工作能力，一年时间才能达到“风险生产”能力。Snowcap 表示，风险生产能力是大规模生产前的中间步骤，它表明该技术足够稳定，客户可以开始围绕它设计实际系统。

迄今为止，超导计算技术从学术实验室走向商业应用一直举步维艰。研究人员会使用与大规模生产不兼容的特殊材料来制造定制芯片。据Lafferty称，等到他们完成原型机时，摩尔定律已经推动主流CMOS技术向前发展了三年，使得超导原型机过时了。

Snowcap的突破在于工艺工程。这项技术涉及对现有基于CMOS的半导体制造工艺进行重大材料和工艺改造。例如，Snowcap的运行温度为零下450华氏度，它需要借鉴核磁共振成像仪和量子计算机的冷却方法，才能在极低温度下实现经济高效的运行。Lafferty在Playground公司总部（Snowcap的所在地）的一次谈话中说道。

这使得 Snowcap 能够利用现有的全球代工厂产能，而无需建造昂贵的定制工厂。

Snowcap是Lafferty多年心血的结晶。Lafferty是一位资深工程师，曾在上世纪90年代于宾夕法尼亚州阿伦敦的朗讯科技公司工作。他表示，大约在2004年，标准CMOS处理器的时钟频率停滞在3.2GHz左右。这意味着“此前二十年我们所看到的迅猛增长势头戛然而止，此后我们只看到了缓慢的进步，”Lafferty说道。但该公司表示，到2010年，学术研究表明，超导数字设计能够达到100GHz的频率，同时功耗仅为CMOS标准处理器的1%。

Lafferty决定弥合这一差距，首先从软件入手。2014年，他加入Cadence设计系统公司，负责开发超导芯片设计所需的工具。一年半前，他将重心转向制造领域。为此，他与两位联合创始人共同创立了Snowcap公司：首席科学官安娜·赫尔（Anna Herr），一位物理学家；以及首席技术官昆汀·赫尔（Quentin Herr），一位电气工程师，他们也是公司超导技术的发明者。

他们的目标是实现计算能力的可持续增长，克服人工智能革命道路上的重重障碍。小型但功能强大的数据中心将缓解日益增长的土地和电力压力，而将计算能力送入太空则能进一步提升这些优势。

他表示赞同OpenAI首席执行官萨姆·奥特曼的观点，即目前基于传统CMOS计算的太空数据中心简直荒谬。“为什么不转向一种从根本上更适合太空应用的技术呢？”Lafferty说道。

Lafferty表示：“建立300毫米超导工艺是一项艰巨的挑战。”

Playground公司的Barrett表示，Snowcap的技术需要能源进行冷却，但运营商可以获得100到1000倍的计算效率提升。Lafferty则表示，效率取决于具体应用场景。

Barrett表示，对于Playground来说，投资Snowcap是顺理成章的，因为Playground的合伙人首先是工程师，其次才是投资者。“我们的运营模式截然不同。我们先制定技术路线图，然后再根据实现未来目标所需的要素来完善这些路线图。”他说道。