Говорим за две правила, които също започват да губят значение.
/ снимка Unsplash
Законът на Мур е формулиран преди повече от петдесет години. През цялото това време той остана справедлив в по-голямата си част. И днес, когато се преминава от един технологичен процес към друг, плътността на транзисторите върху чип . Но има проблем - скоростта на развитие на новите технологични процеси се забавя.
Например, Intel забави масовото производство на своите 10nm процесори Ice Lake за дълго време. Въпреки че ИТ гигантът ще започне да доставя устройства следващия месец, обявяването на архитектурата се състоя около преди години. Също така миналия август производителят на интегрални схеми GlobalFoundries, който работи с AMD, 7-nm технически процеси (повече за причините за това решение ние на Хабре).
и Изминаха години, откакто предричаха смъртта на закона на Мур. Дори самият Гордън че формулираното от него правило ще престане да важи. Законът на Мур обаче не е единственият модел, който губи актуалност и който производителите на процесори следват.
Законът за мащабиране на Dennard
Той е формулиран през 1974 г. от инженера и разработчик на динамична памет DRAM Робърт Денард, заедно с колеги от IBM. Правилото е следното:
„Като намалим размера на транзистора и увеличим тактовата честота на процесора, можем лесно да увеличим неговата производителност.“
Правилото на Dennard установява намаляването на ширината на проводника (технически процес) като основен индикатор за напредък в индустрията на микропроцесорните технологии. Но законът за мащабиране на Dennard спря да работи около 2006 г. Броят на транзисторите в чиповете продължава да се увеличава, но този факт към производителността на устройството.
Например, представители на TSMC (производител на полупроводници) казват, че преходът от 7 nm към 5 nm технологичен процес тактовата честота на процесора само с 15%.
Причината за забавянето на нарастването на честотата е изтичането на ток, което Денард не е взел предвид в края на 70-те години. Тъй като размерът на транзистора намалява и честотата се увеличава, токът започва да загрява микросхемата повече, което може да я повреди. Следователно производителите трябва да балансират мощността, разпределена от процесора. В резултат на това от 2006 г. честотата на масово произвежданите чипове е зададена на 4–5 GHz.
/ снимка Unsplash
Днес инженерите работят върху нови технологии, които ще решат проблема и ще увеличат производителността на микросхемите. Например специалисти от Австралия транзистор метал-въздух, който има честота от няколкостотин гигахерца. Транзисторът се състои от два метални електрода, които действат като дрейн и сорс и са разположени на разстояние 35 nm. Те обменят електрони помежду си поради явлението .
Според разработчиците, тяхното устройство ще позволи да се спре „преследването“ за намаляване на технологичните процеси и да се концентрира върху изграждането на високопроизводителни 3D структури с голям брой транзистори на чип.
Правило Куми
Негов през 2011 г. от професора от Станфорд Джонатан Куми. Заедно с колеги от Microsoft, Intel и университета Carnegie Mellon, той върху потреблението на енергия от изчислителните системи, започвайки с компютъра ENIAC, създаден през 1946 г. В резултат Куми стигна до следното заключение:
„Количеството изчисления на киловат енергия при статично натоварване се удвоява на всяка година и половина.“
В същото време той отбеляза, че консумацията на енергия на компютрите също се е увеличила през последните години.
През 2015 г. Куми към работата си и допълни проучването с нови данни. Той установи, че описаната от него тенденция се е забавила. Средната производителност на чипа за киловат енергия започна да се удвоява приблизително на всеки три години. Тенденцията се промени поради трудности, свързани с охлаждането на чиповете (), тъй като с намаляването на размера на транзистора става по-трудно да се отстрани топлината.
/ снимка CC BY-ND
В момента се разработват нови технологии за охлаждане на чипове, но все още не се говори за тяхното масово внедряване. Например разработчици от университет в Ню Йорк предложиха лазерен 3D печат за нанасяне на тънък топлопроводим слой от титан, калай и сребро върху кристала. Топлопроводимостта на такъв материал е 7 пъти по-добра от тази на други термични интерфейси (термична паста и полимери).
Въпреки всички фактори , теоретичната граница на енергията е все още далеч. Той цитира изследване на физика Ричард Фейнман, който отбелязва през 1985 г., че енергийната ефективност на процесорите ще се увеличи 100 милиарда пъти. Към 2011 г. тази цифра се е увеличила само 40 хиляди пъти.
ИТ индустрията е свикнала с бърз растеж на изчислителната мощ, така че инженерите търсят начини да разширят закона на Мур и да преодолеят предизвикателствата, наложени от правилата на Куми и Денард. По-специално компаниите и изследователските институти търсят заместители на традиционните транзисторни и силициеви технологии. За някои от възможните алтернативи ще говорим следващия път.
За какво пишем в корпоративния блог:
Нашите доклади от VMware EMPOWER 2019 на Habré:
Източник: www.habr.com