三进制半导体诞生，逻辑比二进制更接近人类思维？

7月17日，据韩媒报道，韩国一个科研团队已成功在大尺寸晶圆上成功实现了一种更节能的三元金属氧化物半导体。

韩国蔚山科学技术大学（UNIST）电子和计算机工程系教授Kim Kyung Rok及其团队，在目前的二进制芯片制造工艺环境下，成功开发了一种根据三进制逻辑系统而非现有二进制逻辑系统运行的半导体。这一研究的论文发表在《自然·电子学》上。

开发三元金属氧化物半导体的韩国科技团队（Source：三星电子公司）

该科研团队表示，三进制是以3为底数的进位制，采用0、1、2三个数码，逢三进一，退一还三，减少了半导体需要处理的信息数量，提高信息处理速度，从而降低能耗。例如，利用二进制表示128这个数，需要8“位（bit）”数据；利用三进制则只需要5“位（bit）”数据。

它还有助于进一步减小芯片尺寸。电流泄露是进一步减小芯片尺寸的一个主要障碍。在较小的空间内封装更多电路，会使隧道效应更严重，增加泄露的电流，也意味着设备会消耗更多电能。

Kyung Rok Kim表示，如果这一半导体技术商业化，这不但标志着芯片产业发生根本性转变，也将对人工智能、无人驾驶汽车、物联网、生物芯片和机器人等严重依赖半导体的产业产生积极影响。

2013年，三星电子公司（Samsung Electronics）启动了一个价值1.5万亿韩国（约合12.7亿美元）的研究资助计划，向532个具有前景的研究项目提供了6826亿韩元的资助。自2017年9月以来，三星一直通过三星科学和技术基金会资助Kyung Rok Kim的研究。三星科学和技术基金会对有前景的科技项目提供支持。

该研究团队估计需要5年时间，该技术才能实现商业化。三星已经在芯片代工业务部门验证这一技术。

历史上的三进制计算机

根据维基百科，早在1840年，Thomas Fowler 就以平衡三进制的设计，使用木材建造了一台早期的计算机。第一台数字电子三进制计算机 Setun，是于 1958年在苏联莫斯科国立大学由 Nikolay Brusentsov 所建造，它比二进制计算机在未来发展上更有优势，但二进制计算机因其低耗电和低廉的生产成本，而于现代盛行。1970年，布鲁纳多夫构建了一个增强版本，他称之为 Setun-70。在1973年美国开发了在二进制计算机器上模拟三进制计算的 Ternac 模拟器。

随着技术进步，真空管和晶体管等计算机元器件被速度更快、可靠性更好的铁氧体磁芯和半导体二极管取代。这些电子组件组成了很好的可控电流变压器，这为三进制逻辑电路的实现提供了可能性，因为电压存在着三种状态：正电压（1）、零电压（0）和负电压（-1）。三进制逻辑电路非但比二进制逻辑电路速度更快、可靠性更高，而且需要的设备和电能也更少。

更接近人类思维逻辑

三进制逻辑相比较现今的计算机使用二进制数字系统，更接近人类大脑的思维方式：二进制计算规则非常简单，但并不能完全表达人类想法。在一般情况下，命题不一定为真或假，还可能为未知。

在三进制逻辑学中，符号 1 代表真；符号 -1 代表假；符号 0 代表未知。这种逻辑表达方式更匹配计算机在人工智能方面的发展趋势。它为计算机的模糊运算和自主学习提供了可能，但当前电子工程师对这种非二进制的研究大都停留在表面或形式上，没有真正深入到实际应用中去。

三进制代码的一个特点是对称，即相反数的一致性，因此它就和二进制代码不同，不存在无符号数的概念。这样，三进制计算机的架构也要简单、稳定、经济得多。其指令系统也更便于阅读，而且非常高效。

本文综合自三星电子、维基百科、凤凰网科技、Techweb报道