🥇컴퓨팅 시스템 확장의 법칙을 공식화한 무어 외에

우리는 관련성을 잃기 시작한 두 가지 규칙에 대해 이야기하고 있습니다.

/ 사진 로라 오켈 Unsplash

무어의 법칙은 XNUMX여년 전에 공식화되었습니다. 이 기간 동안 그는 대부분 공정한 태도를 유지했습니다. 오늘날에도 하나의 기술 프로세스에서 다른 기술 프로세스로 이동할 때 칩 위의 트랜지스터 밀도는 크기가 약 두 배로 커졌습니다.. 그러나 문제가 있습니다. 새로운 기술 프로세스의 개발 속도가 느려지고 있습니다.

예를 들어, Intel은 10nm Ice Lake 프로세서의 대량 생산을 오랫동안 연기했습니다. IT 대기업이 다음 달에 장치 배송을 시작할 예정이지만 아키텍처 발표는 다음 달에 이루어졌습니다. 두 개 반 여러 해 전에. 또한 지난 XNUMX월에는 AMD와 협력한 집적회로 제조사인 글로벌파운드리스(GlobalFoundries)가 개발 중단 7nm 기술 프로세스(이 결정에 대한 자세한 내용은 우리 블로그에서 얘기했었지 하브레에서).

기자 и 대형 IT 기업의 수장 무어의 법칙이 사라질 것이라고 예측한 지 수년이 지났습니다. 고든 자신도 한 번 언급그가 만든 규칙은 더 이상 적용되지 않을 것입니다. 그러나 무어의 법칙은 관련성을 잃고 프로세서 제조업체가 따르고 있는 유일한 패턴은 아닙니다.

데나드의 스케일링 법칙

이는 1974년 동적 메모리 DRAM 엔지니어이자 개발자인 Robert Dennard가 IBM 동료들과 함께 공식화했습니다. 규칙은 다음과 같습니다.

"트랜지스터 크기를 줄이고 프로세서의 클럭 속도를 높이면 성능을 쉽게 높일 수 있습니다."

Dennard의 규칙은 도체 폭(기술 프로세스)의 감소를 마이크로프로세서 기술 산업의 발전을 나타내는 주요 지표로 설정했습니다. 그러나 Dennard의 스케일링 법칙은 2006년경에 작동을 멈췄습니다. 칩에 들어가는 트랜지스터의 수는 계속해서 늘어나고 있지만, 이 사실은 크게 증가하지는 않습니다 장치 성능에.

예를 들어 TSMC(반도체 제조사) 관계자는 7nm에서 5nm 공정 기술로의 전환이 증가 할 것이다 프로세서 클럭 속도가 15%만 향상되었습니다.

주파수 증가가 둔화되는 이유는 전류 누출 때문인데 Dennard는 70년대 후반에 이를 고려하지 않았습니다. 트랜지스터의 크기가 감소하고 주파수가 증가함에 따라 전류가 미세 회로를 더 가열하기 시작하여 손상될 수 있습니다. 따라서 제조업체는 프로세서가 할당하는 전력의 균형을 맞춰야 합니다. 이에 따라 2006년부터 양산 칩의 주파수는 4~5GHz로 설정됐다.

/ 사진 제이슨 렁 Unsplash

오늘날 엔지니어들은 문제를 해결하고 초소형 회로의 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 기술을 연구하고 있습니다. 예를 들어, 호주의 전문가 개발하다 수백 기가헤르츠의 주파수를 갖는 금속-공기 트랜지스터. 트랜지스터는 드레인과 소스 역할을 하며 35nm 거리에 위치한 두 개의 금속 전극으로 구성됩니다. 현상으로 인해 서로 전자를 교환합니다. 전계 방출.

개발자에 따르면, 그들의 장치를 사용하면 기술 프로세스를 줄이고 칩에 많은 수의 트랜지스터를 사용하여 고성능 3D 구조를 구축하는 데 집중할 수 있도록 "추격"을 중지할 수 있습니다.

쿠미룰

그의 공식화 2011년 스탠포드 교수 조나단 쿠미(Jonathan Koomey)가 그는 Microsoft, Intel, Carnegie Mellon University의 동료들과 함께 정보를 분석했다 1946년에 제작된 ENIAC 컴퓨터를 시작으로 컴퓨팅 시스템의 에너지 소비에 대해 알아봅니다. 그 결과, Kumi는 다음과 같은 결론에 도달했습니다.

"정적 부하 하에서 에너지 킬로와트당 컴퓨팅 양은 XNUMX년 반마다 두 배로 증가하고 있습니다."

동시에 그는 지난 몇 년 동안 컴퓨터의 에너지 소비도 증가했다고 지적했습니다.

2015년에는 쿠미 돌아왔다. 그의 연구에 새로운 데이터를 추가하여 연구를 보완했습니다. 그는 자신이 설명한 추세가 둔화되었음을 발견했습니다. 에너지 킬로와트당 평균 칩 성능은 대략 XNUMX년마다 두 배로 증가하기 시작했습니다. 칩 냉각과 관련된 어려움으로 인해 추세가 바뀌었습니다(4 페이지), 트랜지스터 크기가 작아질수록 열을 제거하기가 더 어려워지기 때문입니다.

/ 사진 데릭 토마스 CC의 BY-ND

현재 새로운 칩 냉각 기술이 개발 중이지만 아직 대량 구현에 대한 이야기는 없습니다. 예를 들어, 뉴욕의 한 대학 개발자는 다음과 같이 제안했습니다. 사용 티타늄, 주석, 은의 얇은 열전도층을 크리스탈에 적용하기 위한 레이저 3D 프린팅. 이러한 재료의 열 전도성은 다른 열 인터페이스(열 페이스트 및 폴리머)보다 7배 더 좋습니다.

모든 요인에도 불구하고 쿠미에 따르면, 이론적 에너지 한계는 아직 멀었습니다. 그는 1985년에 프로세서의 에너지 효율성이 100억 배 증가할 것이라고 언급한 물리학자 Richard Feynman의 연구를 인용합니다. 2011년 당시 이 수치는 고작 40만 배 증가했다.

IT 산업은 컴퓨팅 성능의 급속한 성장에 익숙하므로 엔지니어들은 무어의 법칙을 확장하고 Coomey와 Dennard의 규칙이 부과하는 문제를 극복할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 특히 기업과 연구기관에서는 기존 트랜지스터와 실리콘 기술을 대체할 기술을 찾고 있습니다. 다음 시간에는 몇 가지 가능한 대안에 대해 이야기하겠습니다.

회사 블로그에 우리가 쓰는 내용은 다음과 같습니다.

Habré에 관한 VMware EMPOWER 2019 보고서:

출처 : habr.com

무어 외에 컴퓨팅 시스템 확장에 관한 법칙을 공식화한 사람은 누구입니까?

우리는 관련성을 잃기 시작한 두 가지 규칙에 대해 이야기하고 있습니다.

데나드의 스케일링 법칙

쿠미룰

코멘트를 추가 답장을 취소