從計算機時代開始，芯片就變得越來越小。英特爾公司的聯合創始人戈登·摩爾于1965年描述的摩爾定律至今仍然能夠給出相當準確的預測：我們裝在微芯片中的晶體管數量每18個月至24個月就會翻一番，能夠不斷地提高計算機的速度和效率。然而，許多計算機科學家和工程師認為，我們將會很快遇到這樣的處境：由硅材料構成的傳統芯片電路將會變得過于微小，運行起來會不可靠。
那么，將會發生什么情況呢？這一點誰也不敢確定，但是芯片制造商已經開始行動，為硬件開發的未來提供保障。不久前，IBM公司宣布了一項計劃，準備在五年的時間內撥款30億美元來進行芯片研究。盡管該公司總體研發支出將會保持不變，但是公司新的關注點不僅在于要把電路小型化至7納米，而且還在于要用非傳統性技術替代硅芯片。
佐治亞理工學院的計算機科學家湯姆·康特說：“從根本上來講，7納米的晶體管就相當于大型原子的大小，其中會存在許多未知的、無法控制的量子效應。因此，芯片制造商無法保證其功能的可靠性。” 英特爾公司目前可以制造出22納米的晶體管，并且計劃于明年推出14納米的晶體管。從大體上來講，摩爾定律是正確的—幾十年以來，我們一直在增加芯片中的晶體管數量。但是，根據康特的說法：“有一段時間，效益并不大。”從1994年到1998年，最大CPU時鐘速度上升幅度為300%；在2007年至2011年之間，CPU時鐘速度僅僅提高了33%。
康特預測道：“硅材料的日子屈指可數了。在我們遇到的處境中，我們需要退一步，重新考慮一下該如何設計計算機。”IBM公司同意康特的意見，該公司最近的幾則公告中列舉了好幾種可以為芯片開發帶來突破的新技術，這些新技術各有不同，既可以使芯片變得更小，又可以使芯片更加高效、更加可靠。 一種新技術是量子計算，其目的就是要提高計算機的運算能力。傳統的信息單位只有0或1兩個數值，而量子位既可以保留0或1兩個數值，也可以兩者同時保留，這樣使系統能夠同時處理數百萬條運算。 另外一種新技術是神經突觸計算。康特說，神經突觸計算所利用的電路是以我們在大腦中看到的結構為基礎的，其主旨是使計算機模擬神經系統擅長處理的某些過程，如圖案檢測等。
納米光子學（也叫硅光子學）是利用光脈沖來處理信息，而不是使用電信號來處理。在公告中，IBM公司表示：“希望納米光子學能夠提供一條超級高速公路，使大量的信息能夠在服務器上的計算機芯片之間實現快速傳遞。” 除了硅材料之外，目前的芯片結構也可能仍然保持原樣。碳納米管為單原子碳薄片卷成管子，據報道這樣的管子運行起來要比硅材料快10倍，可以簡便地替代晶體管材料。
然而，所有這些技術都尚未經歷足夠的測試。此外，一些專家對于硅會被淘汰的說法持有強烈的懷疑態度。“對于量子之類的東西我連一塊錢的賭注都不會押的。”麻省理工學院的計算機科學家斯里尼·戴瓦達斯說，“這類東西聽起來那么不現實。”他相信：在可行性方面，碳納米管和納米光子學在不久的將來也不會與硅形成競爭。一旦我們達到了7納米之后，晶體管的小型化進程很可能將會大大地減緩下來。但是戴瓦達斯認為，利用現有的材料仍然有著許多革新的余地。他問道：“我們為何不去開發一種能夠行得通的另類硅材料呢？”
戴瓦達斯還指出：比起像IBM和英特爾等公司已經投入到硅材料革新研究的資金，IBM公司所承諾的30億美元的投入簡直是不足掛齒。他認為，隨著硅晶體管變得越來越小，人們會渴望看到其他技術帶來一個“后硅時代”，這樣才會使IBM公司的公告擁有更大的實際意義。 到頭來不管其他技術多么有前途，有一點是很清楚的—至少在未來的幾年中，硅仍然會在該領域得到應用。“硅是現任的主角。”戴瓦達斯說，“其他什么材料也無法與之競爭。”
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