摩尔定律已死,接下来怎幺办?

2020-07-12 A哇生活 76338次阅读 

摩尔定律已死,接下来怎幺办?

当台积电与三星都已经积极将製程推移至 7 奈米时,业界一面看着半导体巨擘比划技术武力,一面担忧着摩尔定律的未来。《MIT Technology Review》就以一篇「摩尔定律已死,接下来怎幺办?」文章,探讨摩尔定律未来。

看看你身旁的手机 App、电玩、电子表格与精準的天气预报,这些都只是电脑晶片效能过去 50 年来以指数性成长、愈加可靠下,改变人们生活的一些例子。不过,几年后,科技公司要为人们生活带来新的先进电脑应用,可能必须花更多的力气。

因为,不断将更多的电晶体塞到一个晶片中的摩尔定律一直为电脑运算能力精进提供丰足的原料。如今,摩尔定律却面临了放缓至停止的困境。对此,密西根大学助理教授Thomas Wenisch 就说,我们要问的是,这会对移动装置、资料中心、无人驾驶车等领域造成影响吗?而他认为,会有影响的,只是影响的时间不同而已。

英特尔 10 奈米製程延期  摩尔定律岌岌可危

摩尔定律(Moore’s Law)这个名字源自于英特尔的共同创办人 Gordon Moore,他在 1965 年观察到电晶体的微缩速度很快,几乎每一年能塞到晶片里的电晶体就会加倍,到了 1975 年,这个速度调整成每两年增加一倍。

随着英特尔主导着技术,整个晶片业界都努力延续摩尔定律的生命,而电脑业界更是为这些持续增加的电晶体找到许多应用。不过,英特尔却将其 10 奈米的製程从 2016 年推迟至 2017 年,并且决定延长未来製程推进的时间。意味着包括英特尔在内的半导体产业多年来维繫着摩尔定律的技术蓝图,如今已宣告破灭。而英特尔更是预测,电晶体的微缩只能再撑个 5 年。

Thomas Wenisch 猜测,放在我们口袋里的电脑装置,应该比起其他电脑装置更受到此事影响。因为行动装置的晶片多由英特尔以外的公司提供,而他们的电晶体技术多半落后英特尔一点。此外,行动装置的处理器也没完全用上製作更强大处理器所需的晶片设计技术。

「用于行动装置上的晶片可能也就只剩一到两个世代的进展。」Thomas Wenisch 直说。

然而,比起摩尔定律走到尽头对行动装置的冲击,真正赋予行动装置能量的功臣──资料中心,可能会对摩尔定律发展限制更为头痛。像是 Google 与微软,都是每一代最先进製程晶片的积极採用者。

摩尔定律走进尾声  半导体公司如何技术突破

Thomas Wenisch 指出,像主导伺服器晶片的英特尔这样的公司,他们的大客户未来必须走向更为创新之路。未来,要能持续拓增运算能力的方法,包含了努力改善晶片的设计,以及製造特别为加速重要演算法设计的晶片。而以更强大的机器学习方法──深层学习(deep learning)发展为例,对硅(晶片)的强劲需求似乎已是不能忽略的。包括绘图晶片公司 Nvidia 与多家新创公司都在往这个方向发展。

而微软与英特尔也正尝试在可程式逻辑闸阵列晶片(FPGAs)上编写程式,获取更大效能。英特尔 2015 年花了近 170 亿美元收购 FPGAs 领导公司 Altera,并打算将其技术利用在资料中心上。

Lawrence Berkeley National Laboratory 副主任 Horst Simon 表示,具全球最强大计算功能机器显然已经受到摩尔定律正逐渐落日影响,这点从全世界顶级超级电脑增强的速度不若以往就能看出。

「我们可以从过去 3 年中观察到停滞的状况。」Horst Simon 说。这对于像是了解气候变迁、开发电池新材料与超级导体,以及精进药物设计一类,需仰赖超级电脑的计画来说,可不是一项好消息。

Horst Simon 分析,随着电晶体密度的发展来到高原期,将会激起重新设计电脑基础架构的兴趣,特别是超级电脑与资料中心。抛弃从 1940 年代以来一些设计方式,将能增进更多效能。然而,要能利用上述的优势,还必须重新思考许多软体的设计,同时将冲击编码者过去的习惯。

MIT Sloan School 助理教授 Neil Thompson 指出,无论你有兴趣的电脑是哪一种,关键的问题出在这些电脑运算公司还能走的创意大道,是否能提供像摩尔定律这样的回报,或是这种规模的影响力。

其他的创意方式可能无法与摩尔定律匹敌的一项原因就是,失去了产业共同跟随的一股节奏,让业界的产品与研发计画都同步进行下,这些公司未来要能以一种複杂的新方式合作。

Neil Thompson 说,摩尔定律最大的好处就是做为一项协作机制,业内的公司知道每两年,晶片运算能力就会有多少进展,进而知道自家公司可以发展什幺样的功能,若我是英特尔,我就知道业界都以下一代晶片运算能力为基準开发产品,当然就能预期新一代晶片肯定有市场。

少了这种由摩尔定律带来的共同节奏,公司间拥有共同强烈动机进且相互合作,以及各种公司都受惠于最先进运算能力的场景,未来可能都将没有那幺常见了。

上一篇: 下一篇: