เรากำลังพูดถึงกฎสองข้อที่เริ่มสูญเสียความเกี่ยวข้องเช่นกัน
/ รูปถ่าย Unsplash
กฎของมัวร์ถูกกำหนดขึ้นเมื่อห้าสิบปีก่อน ตลอดเวลานี้ เขายังคงยุติธรรมเป็นส่วนใหญ่ แม้กระทั่งทุกวันนี้ เมื่อย้ายจากกระบวนการทางเทคโนโลยีหนึ่งไปยังอีกกระบวนการหนึ่ง ความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์บนชิป . แต่มีปัญหาเกิดขึ้น - ความเร็วของการพัฒนากระบวนการทางเทคโนโลยีใหม่กำลังชะลอตัวลง
ตัวอย่างเช่น Intel ชะลอการผลิตโปรเซสเซอร์ 10nm Ice Lake จำนวนมากเป็นเวลานาน แม้ว่ายักษ์ใหญ่ด้านไอทีจะเริ่มจัดส่งอุปกรณ์ในเดือนหน้า แต่การประกาศเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมก็เกิดขึ้น หลายปีก่อน เมื่อเดือนสิงหาคมปีที่แล้ว ผู้ผลิตวงจรรวม GlobalFoundries ซึ่งทำงานร่วมกับ AMD กระบวนการทางเทคนิค 7 นาโนเมตร (เราอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเหตุผลของการตัดสินใจครั้งนี้) บนฮาเบร)
и หลายปีมาแล้วนับตั้งแต่ที่พวกเขาทำนายการตายของกฎของมัวร์ แม้แต่กอร์ดอนเองก็ด้วย ว่ากฎเกณฑ์ที่เขากำหนดไว้นั้นย่อมเลิกใช้ไป อย่างไรก็ตาม กฎของมัวร์ไม่ใช่เพียงรูปแบบเดียวที่สูญเสียความเกี่ยวข้องและผู้ผลิตโปรเซสเซอร์รายใดกำลังติดตามอยู่
กฎมาตราส่วนของเดนนาร์ด
ได้รับการคิดค้นขึ้นในปี 1974 โดยวิศวกรและผู้พัฒนา DRAM หน่วยความจำแบบไดนามิก Robert Dennard ร่วมกับเพื่อนร่วมงานจาก IBM กฎดำเนินไปดังนี้:
“ด้วยการลดขนาดของทรานซิสเตอร์และเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์ เราจึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างง่ายดาย”
กฎของ Dennard กำหนดให้การลดความกว้างของตัวนำ (กระบวนการทางเทคนิค) เป็นตัวบ่งชี้หลักถึงความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ แต่กฎมาตราส่วนของเดนนาร์ดหยุดทำงานประมาณปี 2006 จำนวนทรานซิสเตอร์ในชิปยังคงเพิ่มขึ้น แต่ความจริงข้อนี้ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์
ตัวอย่างเช่นตัวแทนของ TSMC (ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์) กล่าวว่าการเปลี่ยนจากเทคโนโลยีการผลิต 7 นาโนเมตรเป็น 5 นาโนเมตร ความเร็วสัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์เพียง 15%
สาเหตุของการชะลอตัวของการเติบโตของความถี่คือการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่ง Dennard ไม่ได้คำนึงถึงในช่วงปลายยุค 70 เมื่อขนาดของทรานซิสเตอร์ลดลงและความถี่เพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าจะเริ่มให้ความร้อนแก่วงจรขนาดเล็กมากขึ้น ซึ่งสามารถสร้างความเสียหายให้กับวงจรได้ ดังนั้นผู้ผลิตจึงต้องปรับสมดุลพลังงานที่จัดสรรโดยโปรเซสเซอร์ ด้วยเหตุนี้ตั้งแต่ปี 2006 ความถี่ของชิปที่ผลิตจำนวนมากจึงได้รับการตั้งค่าไว้ที่ 4–5 GHz
/ รูปถ่าย Unsplash
วันนี้วิศวกรกำลังทำงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ที่จะแก้ปัญหาและเพิ่มประสิทธิภาพของไมโครวงจร เช่น ผู้เชี่ยวชาญจากออสเตรเลีย ทรานซิสเตอร์แบบโลหะสู่อากาศที่มีความถี่หลายร้อยกิกะเฮิรตซ์ ทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยอิเล็กโทรดโลหะ 35 อิเล็กโทรดที่ทำหน้าที่เป็นท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด และอยู่ห่างจาก XNUMX นาโนเมตร พวกเขาแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนกันเนื่องจากปรากฏการณ์นี้ .
ตามที่นักพัฒนาระบุว่าอุปกรณ์ของพวกเขาจะทำให้สามารถหยุด "การไล่ล่า" เพื่อลดกระบวนการทางเทคโนโลยีและมุ่งเน้นไปที่การสร้างโครงสร้าง 3 มิติที่มีประสิทธิภาพสูงด้วยทรานซิสเตอร์จำนวนมากบนชิป
กฎของคูมิ
ของเขา ในปี 2011 โดยศาสตราจารย์ Jonathan Koomey แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด เขาร่วมกับเพื่อนร่วมงานจาก Microsoft, Intel และ Carnegie Mellon University เกี่ยวกับการใช้พลังงานของระบบคอมพิวเตอร์โดยเริ่มจากคอมพิวเตอร์ ENIAC ที่สร้างขึ้นในปี 1946 ด้วยเหตุนี้ คุมิจึงได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้:
“ปริมาณการประมวลผลต่อกิโลวัตต์ของพลังงานภายใต้โหลดคงที่นั้นเพิ่มขึ้นสองเท่าทุก ๆ ปีครึ่ง”
ในเวลาเดียวกัน เขาตั้งข้อสังเกตว่าการใช้พลังงานของคอมพิวเตอร์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกันในช่วงหลายปีที่ผ่านมา
ในปี 2015 คูมิ ในการทำงานของเขาและเสริมการศึกษาด้วยข้อมูลใหม่ เขาพบว่าแนวโน้มที่เขาอธิบายนั้นชะลอตัวลง ประสิทธิภาพของชิปโดยเฉลี่ยต่อพลังงานกิโลวัตต์เริ่มเพิ่มขึ้นสองเท่าทุกๆ สามปีโดยประมาณ แนวโน้มเปลี่ยนไปเนื่องจากปัญหาที่เกี่ยวข้องกับชิประบายความร้อน () เนื่องจากเมื่อขนาดทรานซิสเตอร์ลดลง การระบายความร้อนก็จะยากขึ้น
/ รูปถ่าย CC BY-ND
เทคโนโลยีระบายความร้อนชิปใหม่กำลังได้รับการพัฒนา แต่ยังไม่มีการพูดถึงการใช้งานจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น นักพัฒนาจากมหาวิทยาลัยในนิวยอร์กเสนอ การพิมพ์ 3 มิติด้วยเลเซอร์สำหรับการใช้ชั้นบางๆ ของไทเทเนียม ดีบุก และเงินนำความร้อนลงบนคริสตัล ค่าการนำความร้อนของวัสดุดังกล่าวดีกว่าค่าการนำความร้อนอื่น ๆ ถึง 7 เท่า (แผ่นระบายความร้อนและโพลีเมอร์)
ถึงแม้จะปัจจัยทั้งหมดก็ตาม ขีดจำกัดพลังงานทางทฤษฎียังห่างไกล เขาอ้างอิงถึงงานวิจัยของนักฟิสิกส์ Richard Feynman ซึ่งตั้งข้อสังเกตในปี 1985 ว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานของโปรเซสเซอร์จะเพิ่มขึ้น 100 พันล้านเท่า ในช่วงเวลาปี 2011 ตัวเลขนี้เพิ่มขึ้นเพียง 40 เท่า
อุตสาหกรรมไอทีคุ้นเคยกับการเติบโตอย่างรวดเร็วของพลังการประมวลผล ดังนั้นวิศวกรจึงมองหาวิธีที่จะขยายกฎของมัวร์และเอาชนะความท้าทายที่กำหนดโดยกฎของ Coomey และ Dennard โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บริษัทและสถาบันวิจัยกำลังมองหาสิ่งทดแทนเทคโนโลยีทรานซิสเตอร์และซิลิคอนแบบเดิม เราจะพูดถึงทางเลือกที่เป็นไปได้ในครั้งต่อไป
สิ่งที่เราเขียนเกี่ยวกับในบล็อกของบริษัท:
รายงานของเราจาก VMware EMPOWER 2019 บน Habré:
ที่มา: will.com