Nous parlons de deux règles qui commencent également à perdre de leur pertinence.
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La loi de Moore a été formulée il y a plus de cinquante ans. Tout au long de cette période, il est resté pour l’essentiel juste. Aujourd'hui encore, lorsqu'on passe d'une technologie de procédé à une autre, la densité des transistors sur une puce . Mais il y a un problème : le rythme de développement de nouveaux processus techniques ralentit.
Par exemple, Intel reporte depuis longtemps la production de masse de ses processeurs Ice Lake 10 nm. Alors que le géant de l'informatique commencera à expédier des appareils le mois prochain, l'architecture a été annoncée vers il y a des années. En août dernier également, le fabricant de circuits intégrés GlobalFoundries, qui travaille avec AMD, Technologie de traitement 7 nm (pour en savoir plus sur les raisons de cette décision, nous sur Habré).
и Depuis plusieurs années, ils prédisent la mort de la loi de Moore. Même Gordon lui-même que la règle qu'il a formulée ne s'appliquera plus. Cependant, la loi de Moore n'est pas le seul modèle qui perd de sa pertinence et auquel les fabricants de processeurs sont égaux.
Loi d'échelle de Dennard
Il a été formulé en 1974 par l'ingénieur et développeur de DRAM dynamique Robert Dennard (Robert Dennard) en collaboration avec des collègues d'IBM. La règle est la suivante :
"En réduisant la taille du transistor et en augmentant la vitesse d'horloge du processeur, nous pouvons facilement augmenter ses performances."
La règle de Dennard a établi la réduction de la largeur du conducteur (procédé technologique) comme principal indicateur de progrès dans l'industrie de la technologie des microprocesseurs. Mais la loi d’échelle de Dennard s’est arrêtée vers 2006. Le nombre de transistors dans les puces continue d'augmenter, mais ce fait aux performances de l’appareil.
Par exemple, les représentants de TSMC (un fabricant de semi-conducteurs) affirment que le passage de 7 nm à 5 nm vitesse d'horloge du processeur de seulement 15 %.
La raison du ralentissement de la croissance des fréquences est la fuite de courant, dont Dennard n'avait pas pris en compte à la fin des années 70. Avec une diminution de la taille du transistor et une augmentation de la fréquence, le courant commence à chauffer plus fortement le microcircuit, ce qui peut l'endommager. Les fabricants doivent donc équilibrer la puissance allouée par le processeur. Ainsi, depuis 2006, la fréquence des puces de masse est fixée aux alentours de 4-5 GHz.
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Aujourd'hui, les ingénieurs travaillent sur de nouvelles technologies qui permettront de résoudre le problème et d'augmenter les performances des microcircuits. Par exemple, des experts australiens transistor métal-air, qui a une fréquence de plusieurs centaines de gigahertz. Le transistor est constitué de deux électrodes métalliques, qui font office de drain et de source, et sont situées à une distance de 35 nm. Ils échangent des électrons entre eux en raison du phénomène .
Selon les développeurs, leur dispositif leur permettra d'arrêter de « courir après » la réduction des processus techniques et de se concentrer sur la construction de structures 3D hautes performances avec un grand nombre de transistors sur une puce.
Règle Kumi
Son en 2011 par le professeur Jonathan Koomey de Stanford. Avec des collègues de Microsoft, Intel et de l'Université Carnegie Mellon, il sur la consommation énergétique des systèmes informatiques, à commencer par l'ordinateur ENIAC construit en 1946. En conséquence, Kumi a tiré la conclusion suivante :
"La quantité de calcul par kilowatt d'énergie à charge statique double tous les ans et demi."
Dans le même temps, il a noté que la consommation électrique des ordinateurs a également augmenté au cours des dernières années.
En 2015, Kumi à son travail et a complété l’étude avec de nouvelles données. Il a constaté que la tendance qu’il avait décrite s’était ralentie. La performance moyenne des puces par kilowatt de puissance a commencé à doubler environ tous les trois ans. La tendance a changé en raison des difficultés liées au refroidissement des puces (), car à mesure que la taille des transistors diminue, il devient plus difficile d'évacuer la chaleur.
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De nouvelles technologies de refroidissement des puces sont actuellement développées, mais jusqu'à présent, il n'est pas nécessaire de parler de leur mise en œuvre massive. Par exemple, des développeurs de l'Université de New York ont proposé impression 3D laser pour appliquer une fine couche thermoconductrice de titane, d'étain et d'argent sur le cristal. La conductivité thermique d'un tel matériau est 7 fois meilleure que celle des autres interfaces thermiques (pâte thermique et polymères).
Malgré tous les facteurs , la limite énergétique théorique est encore loin. Il cite une étude du physicien Richard Feynman, qui notait en 1985 que l'efficacité énergétique des processeurs serait multipliée par 100 milliards. En 2011, ce chiffre n’avait été multiplié que par 40 XNUMX.
L'industrie informatique est habituée à des taux de croissance élevés de la puissance de calcul. Les ingénieurs recherchent donc des moyens d'étendre la validité de la loi de Moore et de surmonter les difficultés dictées par les règles de Koumi et Dennard. Les entreprises et les instituts de recherche cherchent notamment à remplacer la technologie traditionnelle des transistors et du silicium. Nous parlerons de certaines des alternatives possibles la prochaine fois.
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Source: habr.com