Yr ydym yn sôn am ddwy reol sydd hefyd yn dechrau colli perthnasedd.
/ llun Unsplash
Ffurfiwyd Cyfraith Moore fwy na hanner can mlynedd yn ôl. Ar hyd yr amser hwn, parhaodd yn deg gan mwyaf. Hyd yn oed heddiw, wrth symud o un broses dechnolegol i'r llall, mae dwysedd y transistorau ar sglodyn . Ond mae yna broblem - mae cyflymder datblygiad prosesau technolegol newydd yn arafu.
Er enghraifft, gohiriodd Intel gynhyrchu màs ei broseswyr Llyn Iâ 10nm am amser hir. Tra bydd y cawr TG yn dechrau cludo dyfeisiau fis nesaf, digwyddodd y cyhoeddiad pensaernïaeth o gwmpas flynyddoedd yn ôl. Hefyd fis Awst diwethaf, gwneuthurwr cylched integredig GlobalFoundries, a weithiodd gydag AMD, Prosesau technegol 7-nm (mwy am y rhesymau dros y penderfyniad hwn rydym ni ar Habré).
и Mae blynyddoedd ers iddyn nhw fod yn rhagweld marwolaeth cyfraith Moore. Hyd yn oed Gordon ei hun y bydd y rheol a luniodd yn peidio â bod yn gymwys. Fodd bynnag, nid cyfraith Moore yw'r unig batrwm sy'n colli perthnasedd a pha weithgynhyrchwyr proseswyr sy'n ei ddilyn.
Deddf graddio Dennard
Fe'i lluniwyd ym 1974 gan beiriannydd a datblygwr cof deinamig DRAM Robert Dennard, ynghyd â chydweithwyr o IBM. Mae'r rheol yn mynd fel hyn:
“Trwy leihau maint y transistor a chynyddu cyflymder cloc y prosesydd, gallwn gynyddu ei berfformiad yn hawdd.”
Sefydlodd rheol Dennard y gostyngiad yn lled y dargludydd (proses dechnegol) fel y prif ddangosydd o gynnydd yn y diwydiant technoleg microbrosesydd. Ond rhoddodd cyfraith graddio Dennard y gorau i weithio tua 2006. Mae nifer y transistorau mewn sglodion yn parhau i gynyddu, ond y ffaith hon i berfformiad dyfais.
Er enghraifft, mae cynrychiolwyr TSMC (gwneuthurwr lled-ddargludyddion) yn dweud bod y trawsnewid o dechnoleg proses 7 nm i 5 nm cyflymder cloc prosesydd dim ond 15%.
Y rheswm dros yr arafu mewn twf amlder yw gollyngiadau cyfredol, na chymerodd Dennard i ystyriaeth ddiwedd y 70au. Wrth i faint y transistor leihau ac mae'r amlder yn cynyddu, mae'r cerrynt yn dechrau cynhesu'r microcircuit yn fwy, a all ei niweidio. Felly, mae'n rhaid i weithgynhyrchwyr gydbwyso'r pŵer a ddyrennir gan y prosesydd. O ganlyniad, ers 2006, mae amlder sglodion masgynhyrchu wedi'i osod ar 4-5 GHz.
/ llun Unsplash
Heddiw, mae peirianwyr yn gweithio ar dechnolegau newydd a fydd yn datrys y broblem ac yn cynyddu perfformiad microcircuits. Er enghraifft, arbenigwyr o Awstralia transistor metel-i-aer sydd ag amledd o gannoedd o gigahertz. Mae'r transistor yn cynnwys dau electrod metel sy'n gweithredu fel draen a ffynhonnell ac sydd wedi'u lleoli ar bellter o 35 nm. Maent yn cyfnewid electronau â'i gilydd oherwydd y ffenomen .
Yn ôl y datblygwyr, bydd eu dyfais yn ei gwneud hi'n bosibl rhoi'r gorau i "ymlid" i leihau prosesau technolegol a chanolbwyntio ar adeiladu strwythurau 3D perfformiad uchel gyda nifer fawr o transistorau ar sglodyn.
Rheol Kumi
Mae ei yn 2011 gan yr athro Stanford Jonathan Koomey. Ynghyd â chydweithwyr o Microsoft, Intel a Phrifysgol Carnegie Mellon, fe wnaeth ef ar ddefnydd ynni systemau cyfrifiadurol gan ddechrau gyda'r cyfrifiadur ENIAC a adeiladwyd ym 1946. O ganlyniad, daeth Kumi i'r casgliad canlynol:
“Mae swm y cyfrifiadura fesul cilowat o ynni o dan lwyth statig yn dyblu bob blwyddyn a hanner.”
Ar yr un pryd, nododd fod y defnydd o ynni o gyfrifiaduron hefyd wedi cynyddu dros y blynyddoedd diwethaf.
Yn 2015, Kumi at ei waith ac ategodd yr astudiaeth gyda data newydd. Canfu fod y duedd a ddisgrifiodd wedi arafu. Mae perfformiad sglodion cyfartalog fesul cilowat o ynni wedi dechrau dyblu bob tair blynedd yn fras. Newidiodd y duedd oherwydd anawsterau sy'n gysylltiedig â sglodion oeri (), oherwydd wrth i faint y transistor leihau, mae'n dod yn anoddach tynnu gwres.
/ llun CC GAN ND
Mae technolegau oeri sglodion newydd yn cael eu datblygu ar hyn o bryd, ond nid oes sôn am eu gweithrediad torfol eto. Er enghraifft, cynigiodd datblygwyr o brifysgol yn Efrog Newydd argraffu laser 3D ar gyfer gosod haen denau sy'n dargludo gwres o ditaniwm, tun ac arian ar y grisial. Mae dargludedd thermol deunydd o'r fath 7 gwaith yn well na rhyngwynebau thermol eraill (past thermol a pholymerau).
Er gwaethaf yr holl ffactorau , mae'r terfyn ynni damcaniaethol yn dal i fod yn bell i ffwrdd. Mae'n dyfynnu ymchwil gan y ffisegydd Richard Feynman, a nododd ym 1985 y byddai effeithlonrwydd ynni proseswyr yn cynyddu 100 biliwn o weithiau. Ar adeg 2011, dim ond 40 mil o weithiau y cynyddodd y ffigur hwn.
Mae'r diwydiant TG yn gyfarwydd â thwf cyflym mewn pŵer cyfrifiadurol, felly mae peirianwyr yn chwilio am ffyrdd o ymestyn Cyfraith Moore a goresgyn yr heriau a osodir gan reolau Coomey a Dennard. Yn benodol, mae cwmnïau a sefydliadau ymchwil yn chwilio am amnewidiadau ar gyfer technolegau transistor a silicon traddodiadol. Byddwn yn siarad am rai o'r dewisiadau amgen posibl y tro nesaf.
Yr hyn rydyn ni'n ysgrifennu amdano yn y blog corfforaethol:
Ein hadroddiadau gan VMware EMPOWER 2019 ar Habré:
Ffynhonnell: hab.com