Vi taler om to regler, der også begynder at miste relevans.
/ Foto Unsplash
Moores lov blev formuleret for mere end halvtreds år siden. I hele denne tid forblev han retfærdig for det meste. Selv i dag, når man flytter fra en teknologisk proces til en anden, er tætheden af transistorer på en chip . Men der er et problem - hastigheden af udviklingen af nye teknologiske processer aftager.
For eksempel forsinkede Intel masseproduktion af sine 10nm Ice Lake-processorer i lang tid. Mens IT-giganten vil begynde at sende enheder næste måned, fandt arkitekturmeddelelsen sted omkring år siden. Også i august sidste år, integrerede kredsløbsproducent GlobalFoundries, som arbejdede med AMD, 7-nm tekniske processer (mere om årsagerne til denne beslutning vi på Habré).
и Det er år siden, de har forudsagt Moores lovs død. Selv Gordon selv at den regel, han formulerede, ophører med at gælde. Moores lov er dog ikke det eneste mønster, der mister relevans, og som processorproducenterne følger.
Dennards skaleringslov
Den blev formuleret i 1974 af ingeniør og udvikler af dynamisk hukommelse DRAM Robert Dennard sammen med kolleger fra IBM. Reglen lyder sådan her:
"Ved at reducere størrelsen af transistoren og øge processorens clockhastighed kan vi nemt øge dens ydeevne."
Dennards regel etablerede reduktionen i lederbredden (teknisk proces) som den vigtigste indikator for fremskridt i mikroprocessorteknologiindustrien. Men Dennards skaleringslov holdt op med at virke omkring 2006. Antallet af transistorer i chips fortsætter med at stige, men dette faktum til enhedens ydeevne.
For eksempel siger repræsentanter for TSMC (halvlederproducent), at overgangen fra 7-nm til 5-nm procesteknologi processorens clockhastighed med kun 15%.
Årsagen til afmatningen i frekvensvæksten er strømlækage, som Dennard ikke tog højde for i slutningen af 70'erne. Efterhånden som transistorens størrelse falder, og frekvensen stiger, begynder strømmen at varme mikrokredsløbet mere op, hvilket kan beskadige det. Derfor er producenterne nødt til at afbalancere den strøm, der er allokeret af processoren. Som følge heraf er frekvensen af masseproducerede chips siden 2006 blevet sat til 4-5 GHz.
/ Foto Unsplash
I dag arbejder ingeniører på nye teknologier, der vil løse problemet og øge ydeevnen af mikrokredsløb. For eksempel specialister fra Australien en metal-til-luft transistor, der har en frekvens på flere hundrede gigahertz. Transistoren består af to metalelektroder, der fungerer som dræn og source og er placeret i en afstand på 35 nm. De udveksler elektroner med hinanden på grund af fænomenet .
Ifølge udviklerne vil deres enhed gøre det muligt at stoppe med at "jage" for at reducere teknologiske processer og koncentrere sig om at bygge højtydende 3D-strukturer med et stort antal transistorer på en chip.
Kumi regel
Hans i 2011 af Stanford-professor Jonathan Koomey. Sammen med kolleger fra Microsoft, Intel og Carnegie Mellon University har han om energiforbruget af computersystemer startende med ENIAC-computeren bygget i 1946. Som et resultat kom Kumi til følgende konklusion:
"Mængden af databehandling pr. kilowatt energi under statisk belastning fordobles hvert halvandet år."
Samtidig bemærkede han, at computernes energiforbrug også er steget de seneste år.
I 2015, Kumi til sit arbejde og supplerede undersøgelsen med nye data. Han fandt ud af, at den tendens, han beskrev, var aftaget. Den gennemsnitlige chipydelse pr. kilowatt energi er begyndt at fordobles omtrent hvert tredje år. Tendensen ændrede sig på grund af vanskeligheder forbundet med kølespåner (), da transistorstørrelsen falder, bliver det sværere at fjerne varme.
/ Foto CC BY-ND
Nye chipkøleteknologier er i øjeblikket ved at blive udviklet, men der er endnu ikke tale om deres masseimplementering. For eksempel foreslog udviklere fra et universitet i New York laser 3D-print til påføring af et tyndt varmeledende lag af titanium, tin og sølv på krystallen. Den termiske ledningsevne af et sådant materiale er 7 gange bedre end andre termiske grænseflader (termisk pasta og polymerer).
På trods af alle faktorer , er den teoretiske energigrænse stadig langt væk. Han citerer forskning udført af fysiker Richard Feynman, som bemærkede i 1985, at energieffektiviteten af processorer ville stige 100 milliarder gange. På tidspunktet for 2011 steg dette tal kun 40 tusind gange.
IT-industrien er vant til hurtig vækst i computerkraft, så ingeniører leder efter måder at udvide Moores lov og overvinde de udfordringer, som Coomeys og Dennards regler pålægger. Især virksomheder og forskningsinstitutter leder efter erstatninger for traditionelle transistor- og siliciumteknologier. Vi vil tale om nogle af de mulige alternativer næste gang.
Hvad vi skriver om i virksomhedens blog:
Vores rapporter fra VMware EMPOWER 2019 på Habré:
Kilde: www.habr.com