Видео: 1001364 (Октября 2024)
В последнее время много говорилось о замедлении закона Мура и о проблемах, с которыми сталкиваются производители чипов, когда они пытаются перейти к еще меньшим размерам. Конечно, ПК не становятся быстрее с той скоростью, с которой они когда-то были, и проблемы, с которыми сталкиваются производители микросхем, никогда не были выше. Тем не менее Intel продолжает настаивать на том, что «закон Мура жив и здоров», когда говорит о своих планах по производству 10 и 7 нм. Чтобы попытаться выяснить, что происходит, я посмотрел на различные показатели прогресса и получил несколько разных ответов.
В то время как многие люди связывают закон Мура со скоростью, на самом деле он является мерой увеличения сложности минимального компонента, более или менее заявляя, что число транзисторов будет удваиваться периодически. В первоначальной статье 1965 года это удвоение происходило каждый год, хотя к 1975 году Мур обновлял свой прогноз удвоения каждые два года, что, как правило, является той целью, к которой стремились производители чипов с тех пор.
В прошлом месяце на дне инвестора Intel Билл Холт, исполнительный вице-президент и генеральный директор группы по технологиям и производству, снова продемонстрировал слайды, в которых говорилось, что число «нормализованных» транзисторов на зону продолжает сокращаться быстрее, чем в два раза, хотя и указывает на что стоимость производства росла даже быстрее, чем ожидалось. В результате, по его словам, стоимость транзистора остается на прежнем уровне.
Но впервые я могу вспомнить, что он подчеркнул, что различные типы транзисторов внутри чипа требуют разной площади чипа, причем ячейки памяти SRAM примерно в три раза плотнее, чем логические ячейки. Он использовал это утверждение, чтобы отклонить вопросы о средней плотности транзисторов по сравнению с чипами Apple A9 производства Samsung или TSMC.
Чтобы поближе взглянуть, мой коллега Джон Моррис и я посмотрели опубликованную статистику Intel по ее чипам с 1999 года, начиная с Pentium III (известного как Coppermine), который производился на 180 нм, до прошлогодних чипов Broadwell Core, первых с технологией 14 нм.
Сначала мы рассмотрели масштабирование шага затвора - минимальное расстояние между затворами, составляющими транзистор. Традиционное масштабирование предполагает, что для уменьшения общего масштабирования на 50 процентов это означает снижение на 70 процентов на поколение. По этому показателю ясно, что, хотя масштабирование продолжается, мы не видим такого большого сокращения, как ожидали бы.
Но другие методы, которые используют производители чипов, меняют это немного. Глядя на ячейки памяти SRAM, самую плотную и основную часть чипа, мы можем видеть, что до недавнего времени это давало нам 50-процентное сокращение на поколение процессов, хотя, похоже, оно уменьшается.
В последние годы Intel также уделяла особое внимание масштабированию всей логической области, которое является результатом шага затвора и минимального шага металлических межсоединений, которые направляют сигналы вокруг этого чипа и соединяют его с внешним миром. Это имеет некоторый смысл, потому что, если логические транзисторы масштабируются, но межсоединения не становятся меньше, общий размер чипа и стоимость не уменьшатся. Например, в 16-нм процессе FinFET TSMC используется тот же самый внутренний процесс обработки металла, что и в 20-нм плоском чипе, поэтому он дает мало возможностей для усадки (хотя он быстрее и потребляет меньше энергии). С точки зрения масштабирования логической области, Intel, кажется, нацелена на последние поколения.
Есть много способов взглянуть на тренды, и одна вещь, которая кажется очевидной, состоит в том, что теперь для перехода к следующему узлу требуется больше времени, чем за последние 20 лет. Вместо двух лет между узлами, для 14-нм и предстоящего 10-нм узла, он будет фактически ближе к 2, 5 годам, а 10-нм чипы планируется выпустить во второй половине 2017 года.
Intel отмечает, что в долгосрочной перспективе - вплоть до первого микропроцессора, 4004 - время между поколениями чиповых технологий всегда было немного гибким.
Корпорация Intel использует этот слайд (который много раз показывал сотрудник Intel Марк Бор), чтобы обозначить частоту закона Мура, начиная с первого микропроцессора Intel 4004, в котором в 1971 году использовалось 2300 транзисторов на 10-микронном процессе, до сегодняшнего 14-нм процесса. Рассматривая этот график, Intel говорит, что средняя частота вращения педалей была новым узлом каждые 2, 3 года. С этой точки зрения, 2, 5-летний темп для 14 нм и 10 нм не так уж значителен. Я смотрю на него и вижу ускорение действия закона Мура примерно с 1995 по 2012 год, когда начали появляться первые 22-нм продукты Ivy Bridge. Теперь ритм, кажется, снова замедляется.
(Обратите внимание, что Intel перестала предоставлять информацию о размерах кристаллов и транзисторах с 14-нм поколением, ссылаясь на конкурентные проблемы, поэтому последние цифры, которые мы имеем для четырехъядерного процессора, получены от 22-нм Haswell, у которого 1, 4 миллиарда транзисторов в 177 мм 2 кристалле.)
Так замедляется ли закон Мура? Это зависит от того, как вы на это смотрите. Совершенно очевидно, что по некоторым показателям темп выглядит замедленным и что задачи, стоящие перед производителями чипов, усложняются с каждым поколением. Сегодня только четыре компании - Intel, GlobalFoundries, Samsung и TSMC - утверждают, что имеют 14 или 16 нм процессы. Создание нового чипа на одном из этих новых процессов стоит дороже, чем когда-либо. Но есть достаточно оснований и достаточных стимулов для того, чтобы ожидать, что к 2017 году мы увидим 10-нм фишки, а за ними последуют 7-нм, 5-нм и 3-нм.
