Гаворым аб двух правілах, якія таксама пачынаюць страчваць актуальнасць.
/ фота Unsplash
Закон Мура быў сфармуляваны больш за пяцьдзесят гадоў таму. На працягу ўсяго гэтага часу ён збольшага заставаўся справядлівым. Нават сёння пры пераходзе ад аднаго тэхпрацэсу да іншага шчыльнасць транзістараў на крышталі . Але ёсць праблема - хуткасць распрацоўкі новых тэхпрацэсаў запавольваецца.
Напрыклад, у Intel доўгі час адкладалі масавую вытворчасць сваіх 10-нанаметровых працэсараў Ice Lake. Хоць ІТ-гігант пачне пастаўляць прылады ў наступным месяцы, анонс архітэктуры адбыўся каля гадоў таму. Таксама ў жніўні мінулага года вытворца інтэгральных схем GlobalFoundries, які працаваў з AMD, 7-нм тэхпрацэсаў (падрабязней аб прычынах гэтага рашэння мы на Хабры).
и ужо не першы год прадракаюць смерць закону Мура. Нават сам Гордан , што сфармуляванае ім правіла перастане дзейнічаць. Аднак закон Мура - не адзіная заканамернасць, якая губляе актуальнасць і на якую раўняюцца вытворцы працэсараў.
Закон маштабавання Дэнарда
Яго сфармуляваў у 1974 годзе інжынер і распрацоўшчык дынамічнай памяці DRAM Роберт Деннард (Robert Dennard) разам з калегамі з IBM. Правіла гучыць наступным чынам:
"Памяншаючы памеры транзістара і падвышаючы тактавую частату працэсара, мы можам лёгка падвышаць яго прадукцыйнасць".
Правіла Дэнарда замацавала памяншэнне шырыні правадыра (тэхпрацэсу) у якасці галоўнага паказчыка прагрэсу ў індустрыі мікрапрацэсарнай тэхнікі. Але закон маштабавання Дэнарда перастаў дзейнічаць прыкладна ў 2006 годзе. Колькасць транзістараў у чыпах працягвае павялічвацца, але гэты факт да прадукцыйнасці прылад.
Напрыклад, прадстаўнікі TSMC (вытворца паўправаднікоў) кажуць, што пераход з 7-нм тэхпрацэсу на 5-нм тактавую частату працэсара за ўсё на 15%.
Чыннікам запаволення росту частаты, з'яўляюцца ўцечкі токаў, якія Деннард не ўлічваў у канцы 70-х. Пры памяншэнні памераў транзістара і падвышэнні частаты ток пачынае мацней награваць мікрасхему, што можа вывесці яе з ладу. Таму вытворцам прыходзіцца балансаваць якая выдаткоўваецца працэсарам магутнасць. У выніку з 2006 года частата масавых чыпаў ўсталявалася на адзнацы ў 4-5 Ггц.
/ фота Unsplash
Сёння інжынеры працуюць над новымі тэхналогіямі, якія дазволяць вырашыць праблему і павялічыць прадукцыйнасць мікрасхем. Напрыклад, спецыялісты з Аўстраліі метал-паветраны транзістар, які мае частату ў некалькі сотняў гігагерц. Транзістар складаецца з двух металічных электродаў, якія выконваюць ролі сцёку і вытоку і размешчаных на адлегласці ў 35 нм. Яны абменьваюцца электронамі сябар з сябрам дзякуючы з'яве .
Па словах распрацоўшчыкаў, іх прылада дазволіць перастаць "ганяцца" за памяншэннем тэхпрацэсаў і сканцэнтравацца на пабудове высокапрадукцыйных 3D-структур з вялікім лікам транзістараў на крышталі.
Правіла Кумі
Яго у 2011 годзе прафесар Стэнфарда Джонатан Кумі (Jonathan Koomey). Сумесна з калегамі з Microsoft, Intel і ўніверсітэта Карнегі-Меллона ён аб энергаспажыванні вылічальных сістэм пачынальна з ЭВМ ENIAC, пабудаванай у 1946 году. У выніку Кумі зрабіў наступнае заключэнне:
"Аб'ём вылічэнняў на кілават энергіі пры статычнай нагрузцы падвойваецца кожныя паўтара года".
Пры гэтым ён зазначыў, што энергаспажыванне камп'ютараў за мінулыя гады таксама вырасла.
У 2015 годзе Кумі да сваёй працы і дапоўніў даследаванне новымі дадзенымі. Ён устанавіў, што апісаная ім тэндэнцыя запаволілася. Сярэдняя прадукцыйнасць чыпа на кілават энергіі пачала падвойвацца прыкладна кожныя тры гады. Трэнд змяніўся з-за цяжкасцяў, звязаных з астуджэннем чыпаў (), бо з памяншэннем памераў транзістараў становіцца складаней адводзіць цяпло.
/ фота CC BY-ND
Цяпер распрацоўваюцца новыя тэхналогіі астуджэння чыпаў, але аб іх масавым укараненні пакуль казаць не прыходзіцца. Напрыклад, распрацоўшчыкі з універсітэта ў Нью-Ёрку прапанавалі лазерную 3D-друк для нанясення тонкага цеплаправоднага пласта з тытана, волава і срэбра на крышталь. Цеплаправоднасць такога матэрыялу ў 7 разоў лепш, чым у іншых тэрмаінтэрфейсаў (тэрмапасты і палімераў).
Нягледзячы на ўсе фактары, , да тэарэтычнай энергетычнай мяжы яшчэ далёка. Ён спасылаецца на даследаванне фізіка Рычарда Фейнмана (Richard Feynman), які яшчэ ў 1985 годзе адзначыў, што паказчык энергаэфектыўнасці працэсараў вырасце ў 100 млрд разоў. На момант 2011 года гэты паказчык павялічыўся ўсяго толькі ў 40 тыс. разоў.
ІТ-індустрыя прывыкла да высокіх тэмпаў росту вылічальных магутнасцяў, таму інжынеры шукаюць спосабы падоўжыць дзеянне закона Мура і пераадолець цяжкасці, прадыктаваныя правіламі Кумі і Деннарда. У прыватнасці, кампаніі і даследчыя інстытуты шукаюць замену традыцыйным транзістарным тэхналогіям і крэмнію. Аб некаторых з магчымых альтэрнатыў мы раскажам у наступны раз.
Пра што мы пішам у карпаратыўным блогу:
Нашы справаздачы з VMware EMPOWER 2019 на Хабры:
Крыніца: habr.com