Vi snakker om to regler som også begynner å miste relevans.
/ bilde Unsplash
Moores lov ble formulert for mer enn femti år siden. Gjennom hele denne tiden forble han rettferdig for det meste. Selv i dag, når du flytter fra en teknologisk prosess til en annen, er tettheten av transistorer på en brikke . Men det er et problem - hastigheten på utviklingen av nye teknologiske prosesser avtar.
For eksempel forsinket Intel masseproduksjonen av sine 10nm Ice Lake-prosessorer i lang tid. Mens IT-giganten vil begynne å sende enheter neste måned, fant arkitekturkunngjøringen sted rundt År siden. Også i august i fjor, integrerte kretsprodusenten GlobalFoundries, som jobbet med AMD, 7-nm tekniske prosesser (mer om årsakene til denne beslutningen vi på Habré).
и Det er år siden de har spådd døden til Moores lov. Til og med Gordon selv at regelen han utformet vil opphøre å gjelde. Moores lov er imidlertid ikke det eneste mønsteret som mister relevans og som prosessorprodusenter følger.
Dennards skaleringslov
Den ble formulert i 1974 av ingeniør og utvikler av dynamisk minne DRAM Robert Dennard, sammen med kolleger fra IBM. Regelen er slik:
"Ved å redusere størrelsen på transistoren og øke klokkehastigheten til prosessoren, kan vi enkelt øke ytelsen."
Dennards regel etablerte reduksjonen i lederbredde (teknisk prosess) som hovedindikatoren på fremgang i mikroprosessorteknologiindustrien. Men Dennards skaleringslov sluttet å virke rundt 2006. Antallet transistorer i brikker fortsetter å øke, men dette faktum til enhetens ytelse.
For eksempel sier representanter for TSMC (halvlederprodusent) at overgangen fra 7 nm til 5 nm prosessteknologi prosessorens klokkehastighet med bare 15 %.
Årsaken til nedgangen i frekvensveksten er strømlekkasje, som Dennard ikke tok hensyn til på slutten av 70-tallet. Når størrelsen på transistoren reduseres og frekvensen øker, begynner strømmen å varme opp mikrokretsen mer, noe som kan skade den. Derfor må produsentene balansere kraften som tildeles av prosessoren. Som et resultat, siden 2006, har frekvensen til masseproduserte brikker blitt satt til 4–5 GHz.
/ bilde Unsplash
I dag jobber ingeniører med ny teknologi som vil løse problemet og øke ytelsen til mikrokretser. For eksempel spesialister fra Australia en metall-til-luft-transistor som har en frekvens på flere hundre gigahertz. Transistoren består av to metallelektroder som fungerer som drain og source og er plassert i en avstand på 35 nm. De utveksler elektroner med hverandre på grunn av fenomenet .
Ifølge utviklerne vil enheten deres gjøre det mulig å slutte å "jage" for å redusere teknologiske prosesser og konsentrere seg om å bygge høyytelses 3D-strukturer med et stort antall transistorer på en brikke.
Kumi-regelen
Hans i 2011 av Stanford-professor Jonathan Koomey. Sammen med kolleger fra Microsoft, Intel og Carnegie Mellon University har han om energiforbruket til datasystemer som starter med ENIAC-datamaskinen bygget i 1946. Som et resultat kom Kumi til følgende konklusjon:
"Mengden databehandling per kilowatt energi under statisk belastning dobles hvert og et halvt år."
Samtidig bemerket han at energiforbruket til datamaskiner også har økt de siste årene.
I 2015, Kumi til sitt arbeid og supplert studien med nye data. Han fant ut at trenden han beskrev hadde avtatt. Gjennomsnittlig chipytelse per kilowatt energi har begynt å dobles omtrent hvert tredje år. Trenden endret seg på grunn av vanskeligheter knyttet til kjølebrikker (), siden når transistorens størrelse reduseres, blir det vanskeligere å fjerne varme.
/ bilde CC BY-ND
Nye brikkekjøleteknologier er under utvikling, men det er ikke snakk om masseimplementering ennå. For eksempel foreslo utviklere fra et universitet i New York laser 3D-utskrift for påføring av et tynt varmeledende lag av titan, tinn og sølv på krystallen. Den termiske ledningsevnen til et slikt materiale er 7 ganger bedre enn for andre termiske grensesnitt (termisk pasta og polymerer).
Til tross for alle faktorer , den teoretiske energigrensen er fortsatt langt unna. Han siterer forskning av fysiker Richard Feynman, som i 1985 bemerket at energieffektiviteten til prosessorer ville øke 100 milliarder ganger. På tidspunktet for 2011 økte dette tallet bare 40 tusen ganger.
IT-industrien er vant til rask vekst i datakraft, så ingeniører leter etter måter å utvide Moores lov og overvinne utfordringene som Coomeys og Dennards regler pålegger. Spesielt selskaper og forskningsinstitutter ser etter erstatninger for tradisjonelle transistor- og silisiumteknologier. Vi vil snakke om noen av de mulige alternativene neste gang.
Hva vi skriver om i bedriftsbloggen:
Våre rapporter fra VMware EMPOWER 2019 på Habré:
Kilde: www.habr.com