Puhumme kahdesta säännöstä, jotka alkavat myös menettää merkityksensä.
/ valokuva Unsplash
Mooren laki muotoiltiin yli viisikymmentä vuotta sitten. Koko tämän ajan hän pysyi suurimmaksi osaksi oikeudenmukaisena. Vielä nykyäänkin, kun siirrytään yhdestä teknologisesta prosessista toiseen, transistorien tiheys sirulla . Mutta on ongelma - uusien teknisten prosessien kehitysnopeus hidastuu.
Esimerkiksi Intel viivästytti 10 nm:n Ice Lake -prosessorien massatuotantoa pitkään. Vaikka IT-jätti alkaa toimittaa laitteita ensi kuussa, arkkitehtuuriilmoitus tapahtui noin vuosia sitten. Myös viime elokuussa integroitujen piirien valmistaja GlobalFoundries, joka työskenteli AMD:n kanssa, 7 nm:n tekniset prosessit (lisätietoja tämän päätöksen syistä me Habrén kohdalla).
и On kulunut vuosia siitä, kun he ovat ennustaneet Mooren lain kuolemaa. Jopa Gordon itse että hänen laatimansa sääntö lakkaa olemasta voimassa. Mooren laki ei kuitenkaan ole ainoa kaava, joka on menettämässä merkitystä ja jota prosessorivalmistajat noudattavat.
Dennardin skaalauslaki
Sen muotoili vuonna 1974 insinööri ja dynaamisen DRAM-muistin kehittäjä Robert Dennard yhdessä IBM:n kollegoiden kanssa. Sääntö menee näin:
"Pienentämällä transistorin kokoa ja lisäämällä prosessorin kellotaajuutta voimme helposti lisätä sen suorituskykyä."
Dennardin sääntö määritti johtimen leveyden pienentämisen (tekninen prosessi) mikroprosessoriteknologiateollisuuden edistyksen pääindikaattoriksi. Mutta Dennardin skaalauslaki lakkasi toimimasta vuoden 2006 tienoilla. Transistorien määrä siruissa jatkaa kasvuaan, mutta tämä tosiasia laitteen suorituskykyyn.
Esimerkiksi TSMC:n (puolijohteiden valmistaja) edustajat sanovat, että siirtyminen 7 nm:stä 5 nm:n prosessiteknologiaan prosessorin kellonopeus vain 15 %.
Syynä taajuuden kasvun hidastumiseen on virtavuoto, jota Dennard ei ottanut huomioon 70-luvun lopulla. Kun transistorin koko pienenee ja taajuus kasvaa, virta alkaa lämmittää mikropiiriä enemmän, mikä voi vahingoittaa sitä. Siksi valmistajien on tasapainotettava prosessorin myöntämä teho. Tästä johtuen vuodesta 2006 lähtien massatuotettujen sirujen taajuus on asetettu 4–5 GHz:iin.
/ valokuva Unsplash
Nykyään insinöörit työskentelevät uusien teknologioiden parissa, jotka ratkaisevat ongelman ja lisäävät mikropiirien suorituskykyä. Esimerkiksi asiantuntijat Australiasta metalli-ilma-transistori, jonka taajuus on useita satoja gigahertsejä. Transistori koostuu kahdesta metallielektrodista, jotka toimivat nieluna ja lähteenä ja sijaitsevat 35 nm:n etäisyydellä. Ne vaihtavat elektroneja keskenään ilmiön vuoksi .
Kehittäjien mukaan heidän laitteensa avulla voidaan lopettaa "jahtaaminen" teknologisten prosessien vähentämiseksi ja keskittyä korkean suorituskyvyn 3D-rakenteiden rakentamiseen suurella määrällä transistoreja sirulla.
Kumin sääntö
Hänen Stanfordin professori Jonathan Koomey vuonna 2011. Yhdessä Microsoftin, Intelin ja Carnegie Mellonin yliopiston kollegoiden kanssa hän tietojenkäsittelyjärjestelmien energiankulutuksesta alkaen vuonna 1946 rakennetusta ENIAC-tietokoneesta. Tämän seurauksena Kumi päätyi seuraavaan johtopäätökseen:
"Laskennan määrä energiaa kilowattia kohden staattisella kuormituksella kaksinkertaistuu puolentoista vuoden välein."
Samalla hän totesi, että myös tietokoneiden energiankulutus on kasvanut viime vuosina.
Vuonna 2015 Kumi työhönsä ja täydensi tutkimusta uudella tiedolla. Hän havaitsi, että hänen kuvaamansa suuntaus oli hidastunut. Keskimääräinen siruteho kilowattia energiaa kohti on alkanut kaksinkertaistua noin kolmen vuoden välein. Trendi muuttui lastujen jäähdyttämiseen liittyvien vaikeuksien vuoksi (), koska transistorin koon pienentyessä lämmön poistaminen on vaikeampaa.
/ valokuva CC BY-ND
Uusia sirujäähdytystekniikoita kehitetään parhaillaan, mutta niiden massakäyttöönotosta ei vielä puhuta. Esimerkiksi kehittäjät New Yorkin yliopistosta ehdottivat Laser 3D-tulostus ohuen lämpöä johtavan kerroksen levittämiseen titaania, tinaa ja hopeaa kiteen päälle. Tällaisen materiaalin lämmönjohtavuus on 7 kertaa parempi kuin muiden lämpörajapintojen (lämpötahna ja polymeerit).
Kaikista tekijöistä huolimatta , teoreettinen energiaraja on vielä kaukana. Hän lainaa fyysikko Richard Feynmanin tutkimusta, joka totesi vuonna 1985, että prosessorien energiatehokkuus kasvaisi 100 miljardia kertaa. Vuonna 2011 tämä luku kasvoi vain 40 tuhatta kertaa.
IT-ala on tottunut nopeaan laskentatehon kasvuun, joten insinöörit etsivät tapoja laajentaa Mooren lakia ja voittaa Coomeyn ja Dennardin sääntöjen asettamat haasteet. Erityisesti yritykset ja tutkimuslaitokset etsivät korvaavia perinteisiä transistori- ja piiteknologioita. Puhumme joistakin mahdollisista vaihtoehdoista ensi kerralla.
Mistä kirjoitamme yritysblogissa:
Raporttimme VMware EMPOWER 2019:stä Habrelta:
Lähde: will.com