英特尔多次证明:摩尔定律50岁了,但未必撑得到60

英特尔曾经多次证明,有关摩尔定律将会终结的预言并不正确。但今后要继续做到这一点,却并非易事。

摩尔定律50岁了,但未必撑得到60

氧分子网讯  摩尔定律本周日就将迎来50岁生日,但它或许撑不到60岁。

摩尔定律的大致内容是:计算机的计算性能或芯片上的晶体管数量大约每过两年就会翻一番。自从英特尔联合创始人戈登·摩尔(GordonMoore)1965年首次在《电子学杂志》(ElectronicsMagazine)的一篇论文中公布这一定律以来,整个科技进程都在沿着它的预测前进。

芯片行业的稳步发展已经给计算行业带来了直接利益:每一代芯片的体积都比上一代更小,而性能至少与上一代持平,价格也更加便宜。2015年的英特尔芯片拥有数十亿个晶体管,而摩尔发布论文时预计1975年将有6.5万个晶体管。

然而,芯片生产总归要受制于物理极限,而英特尔这样的公司正在逐渐接近这一极限。就连摩尔本人也在2010年接受采访时表达了同样的观点。他说,一旦晶体管的体积小到原子那么大,就不可能再小了。到那时,提升计算性能的唯一办法就是调转方向,增大芯片体积,所以成本也必然增加。

没有多少人比英特尔CFO斯塔西·史密斯(StacySmith)更清楚这一状况,他的工作就是确保英特尔的工程师继续保持摩尔定律的有效性。他在该公司周二发布财报后接受了Re/code的采访,并表示英特尔目前只能提前展望未来几代芯片制造技术。他不愿多谈之后的情况。

“摩尔定律是一种经济学观察,而不是物理学观察。”史密斯说,“摩尔发现,晶体管的单位成本会随着时间的推移而下降,使得我们可以借此提升性能。”

曾几何时,芯片小型化的趋势似乎永无止境,但现在看来,这种物理极限将会给英特尔造成烦恼。截至上一季度末,该公司有半数的芯片出货量都采用了新的14纳米工艺,取代了之前的22纳米工艺。

1纳米等于十亿分之一米,从纸面上看,一个英文句号的尺寸大约就相当于100万纳米。14纳米的物体体积小于常见的病毒细胞,基本与常见细菌的外细胞壁厚度相仿。

史密斯表示,展望未来,英特尔可以实现10纳米工艺,但他也表现得很谨慎,不肯预测具体的时间。倘若按照常规的计划,英特尔可能会在明年末的某个时间开始生产10纳米芯片。

英特尔还在“提前展望”7纳米技术。“我们可以看到7纳米,但这种提前展望表明,我们仍然可以按照以往的提升速度继续降低晶体管的成本。”史密斯说。史密斯同样没有透露具体时间,但按照以往的惯例,该公司可能会在2018年的某个时候推出7纳米工艺芯片。

在此之后,前景可能就会模糊。下一个里程碑将是5纳米,按照之前的规律,大概会在2020年末实现。(5纳米相当于一个DNA链的尺寸)。按照常规的2年产品周期计算,大约要等到2022年。很多人了解相关技术的人都给出了类似的时间预测,那时距离摩尔定律60岁还有3年时间,而摩尔定律也将会达到它的逻辑极限。

谈到这里,史密斯提到了英特尔CEO科再奇(BrianKrzanich),他说:“布莱恩会说,从7纳米缩小到5纳米将变得更加困难,能达到这一水平的人将越来越少。”

英特尔会怎样应对?他并没有明说,但这并不意味着英特尔没有制定长期计划。毕竟,该公司仅去年的研发成本就高达115亿美元,高于2012年的101亿美元,而且额外付出了100亿美元的资本开支。很少有人能够跟上英特尔的步伐。10年前,拥有尖端芯片生产能力的企业有18家,今天仅剩4家,包括英特尔、三星、GlobalFoundries和台积电。

但世界科学家永远都怀有希望:世界各地的研究人员已经证明,晶体管的体积可以降至3纳米甚至1纳米。2012年,澳大利亚的一个团队就用一个磷原子制作了一个晶体管。但这些都是在严格的实验室环境中实现的,远未达到量产的水平。

另外还有其他一些材料可以取代硅来制作芯片:曾经有人提到过硅锗和纯锗,甚至是石墨。

英特尔尚未透露如何突破5纳米。该公司曾经多次透露,一项名为“远紫外光刻”(Extreme UltraVioletLithography)的技术或许可以实现这一目标。但该技术价格昂贵、工艺复杂,只能在真空环境中进行。

英特尔曾经多次证明,有关摩尔定律将会终结的预言并不正确。但今后要继续做到这一点,却并非易事。

分享给您的好友:

您可能还喜欢…

2 Responses

  1. 互联网思维说道:

    史密斯表示,展望未来,英特尔可以实现10纳米工艺,但他也表现得很谨慎,不肯预测具体的时间。倘若按照常规的计划,英特尔可能会在明年末的某个时间开始生产10纳米芯片。

    英特尔还在“提前展望”7纳米技术。“我们可以看到7纳米,但这种提前展望表明,我们仍然可以按照以往的提升速度继续降低晶体管的成本。”史密斯说。史密斯同样没有透露具体时间,但按照以往的惯例,该公司可能会在2018年的某个时候推出7纳米工艺芯片。

  2. 摩尔定律已经死了?英特尔说:这是误导,它活得很好说道:

    虽然摩尔定律仍然有效,但是它与性能提升的关系已经变了。

    摩尔定律没有死亡,对于英特尔来说,这可是一个重要的宣言。

    上周,在一群科技作者、分析师面前,英特尔展示了图表和插图,证明集成电路的晶体管密度仍在健康增长,每2年翻一倍,与50年前英特尔联合创始人Gordon Moore的预测保持一致。

    英特尔试图传达一个信号:尽管推出新处理器的方法变了,而且英特尔还从PC处理器分出一部分精力,进入计算机视觉、物联网等市场,不过公司的热情并没有减少,它的目标仍然是在计算领域站在遥遥领先的位置。

    英特尔科技与制造集团高级研究员、制程架构与集成主管Mark Bohr在接受采访时表示:“首先,有许多人在写文章时断言摩尔定律已经死亡,我们必须纠正这一误导信息。其次,英特尔已经开发出一些很有吸引力的技术……它们不只可以证明摩尔定律活得很好,而且还说明未来我们会在密度、成本效益、能耗方面继续带来福利。”

    10-20年前,英特尔芯片的性能大幅提升,虽然摩尔定律仍然有效,但是它与性能提升的关系已经变了。摩尔定律带来的好处不再是之前那样了。

    步伐放慢,进步扩大

    每推出一款新处理器,英特尔都会遵循2步循环周期,也就是所谓的“Tick -Tock”。其中的“Tick”就是指摩尔定律生效,英特尔用新的制造工艺缩小单个晶体管的尺寸,在芯片中安装更多的晶体管。然后进入“Tock”阶段,此时英特尔会推出新架构,处理器运行指令时效率提升,芯片性能进一步提升。每隔2年英特尔就会经历一个循环周期。

    最近几年,由于缩小晶体管尺寸的难度变大,2016年,英特尔做出了重大调整。推出14纳米芯片时,英特尔在架构变化之后增加了“Optimization”流程,此时芯片性能获得适度的提升,增加一些新功能,比如支持4K HDR视频。1月份,英特尔再次加入第四步优化流程,循环周期进一步延伸。10纳米制程至少要到2017年下半年才能投入使用,与上一个“Tick”相隔3年,英特尔预计新的“四步流程”将会再次重复。

    有了“超微缩”(hyper scaling)技术,芯片的计算能力将会继续提升,制造工艺的变化却很小。在现有“Tick”阶段,芯片的表面面积由2个普通逻辑单元构成,如果将面积除以晶体管数量,就会发现处理器的提升速度仍然很快,每2年翻一倍,与摩尔定律保持一致。

    Bohr在长达3小时的介绍中表示:“没错,花的时间更长了,但是进步也更大了。”

    看起来结论似乎很明显,为什么大家没有早点发现呢?英特尔认为,在半导体制造产业,竞争对手将池中的水搅混了,它们使用的指标有些是无法量化的,又或者转向新的制造工艺,尽管晶体管尺寸没有大幅缩小。如果按照英特尔的标准,它认为竞争对手在晶体管密度方面比英特尔落后3年。一般来说,芯片制造商会青睐那些看起来漂亮的标准,不过Bohr指出,英特尔采用的方法之前有人已经提出过,它可以得到第三方机构的认可。

    Bohr指出:“如果有一家公司不愿意按照该标准报告密度,其它公司——包括那些制定逆向工程报告的公司——可以轻易做出必要的测量,制作报告。”

    Gartner分析师Sam Wang也认为英特尔的方法比较公平,至于其它企业会不会追随,他不是很确定。Sam Wang认为,英特尔倡导新的评估标准,媒体与分析师先要让它普及。Sam Wang还说:“如果所有的制造企业都接受,它就会成为不错的比较标准。”

    真实世界的摩尔定律

    虽然摩尔定律还在继续发挥作用,不过有一个现实不容否认,英特尔处理器再也无法像过去一样大步前进了,在“Tick-Tock”循环结束之前就已经这样了。Elsevier制作的图表显示,大约2003年时处理器计算性能的年增长幅度由52%降到了22%。英特尔Core i7处理器比前代产品增长15%,即将到来的8代Core i7处理器估计差不多。

    20世纪90年代及早期阶段,由于制程技术、微架构的创新,芯片处理能力快速提升,尽管如此,在任何特定的性能提升过程中摩尔定律本身并没有参与进来。Bohr说:“看看Gordon Moore最初发表的报告,他预测晶体管密度度每2年提高一倍,至于性能,他没有给出任何描述。”

    强大的处理器才是关键所在,难道不是这样吗?不尽然。摩尔定律带来的真正益处在于单个晶体管的成本以始终如一的速度下降。正因如此,英特尔可以不断增加晶体管,借此提升性能,与此同时不断降低制造新产品的成本。虽然英特尔没有披露单个晶体管的具体成本,不过公司的确表示,目前成本下降的速度与“Tick-Tock”时代是一样的。

    对于今天的英特尔来说,与过去20年附带出现的性能提升相比,摩尔定律带来的福利可能更有吸引力。PC销售起伏不定,英特尔已经向其它领域进军,比如可穿戴市场、小型联网设备市场,它还准备在自动驾驶AI领域与Nvidia竞争。去年,英特尔与ARM达成交易,用英特尔即将推出的10纳米制造制造新芯片。平板、智能手机使用的正是ARM架构。

    Bohr指出:“摩尔定律要求提高晶体管密度、降低晶体管成本、改进晶体管性能、降低能耗,它所带来的优点可以体现在所有产品线上。不管是服务器产品、客户端产品还是低能耗移动产品,都是一样的。”

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

您可以使用这些HTML标签和属性: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>