在電池技術(shù)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(xiàn)象，像是牛頓萬有引力定律（Newton’s Law of Gravity）。所謂的工程‘定律’側(cè)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(jīng)常提到這條定律。例如，一些技術(shù)倡導者為汽車電池領(lǐng)域缺乏摩爾定律而感到惋惜。
據(jù)Dassault Systemes戰(zhàn)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(nèi)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(shù)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(jié)點的18個月）？Doyle做出了幾個問題的解釋。成本是一個驅(qū)動因素。現(xiàn)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(guī)?？s減常用半導體裝置和汽車行業(yè)的價格已經(jīng)司空見慣。這些行業(yè)可以互相包容，因為汽車依賴于半導體裝置以及相關(guān)技術(shù)。
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5至6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(xiàn)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(lǐng)域一樣，僅在短短幾年內(nèi)將性能提高一倍，現(xiàn)在是量子計算機的基準。量子計算專業(yè)人員指的是他們系統(tǒng)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(xiàn)實問題能力的一個指標。然而增長量子體積與現(xiàn)有標準（例如，根據(jù)摩爾定律半導體性能）有何區(qū)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(jīng)典計算機的晶體管計數(shù)和量子計算機的量子比特計數(shù)是不一樣的。為了在商業(yè)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(tǒng)具有容錯性和可靠性。這就是量子體積現(xiàn)在可以成為量子計算機在解決現(xiàn)實問題方面取得進展的基準的原因。
根據(jù)霍尼韋爾（Honeywell）近期發(fā)布的，Model H1系統(tǒng)已經(jīng)成為第一個實現(xiàn)1024量子體積的系統(tǒng)。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(yè)的技術(shù)發(fā)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(fā)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(shù)預測模型和62種不同技術(shù)的恒定成本數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集包括了像是晶體管和DRAM等的硬件規(guī)格，以及在技術(shù)發(fā)展期間能源、化學品和其他類別產(chǎn)品的規(guī)格。該數(shù)據(jù)集涵蓋了近40年的數(shù)據(jù)。
論文的作者指出：單純用一個數(shù)字來量化一項技術(shù)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。
為了使分析正常化，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(diào)整后的價格。例如，將摩爾定律計算能力轉(zhuǎn)化為單位成本，將大眾熟悉的“每18個月翻一番”轉(zhuǎn)化為“晶體管成本每1.4年下降50%”。
據(jù)報道，萊特定律看上去似乎比摩爾定律好一些。當產(chǎn)量呈指數(shù)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(nèi)的表現(xiàn)領(lǐng)先。
因此，如果電池技術(shù)的產(chǎn)量呈指數(shù)級增長，要多虧了電動汽車的產(chǎn)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(nèi)（而不是18個月）能將能源數(shù)據(jù)翻番的原因。隨著更多數(shù)據(jù)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(yè)協(xié)會 楊柳翻譯
2021.11.11