Moore törés törvénye: A chipmakerek a PC-ket új szintek felhólyagosítására szánják

Nincs kétféleképpen: a PC lelassul a korral.

Ez kissé kemény számítógépek gyorsabbak és kisebbek, mint valaha, de a processzorok teljesítménye egyszerűen nem halad előre a múltban. Egyszerre az éves teljesítmény 50-60 százalékos ugrásai közhelyesek voltak. Most a 10-15 százalékos fejlesztések a normák.

Szerencsére az ötéves számítógépek még mindig jól tudják kezelni a mindennapi feladatokat, így a teljesítmény lassulása nem jelent hatalmas kérdést. Plusz, jó, ha nem kell cserélnie a számítógépet minden más évben a lefelé irányuló gazdaságban. De a technológia nem halad előre, ha ragaszkodik a status quo-hoz. A jövőnek speed !

a

a

a

a PC-processzorok legnagyobb neve nem elégedett a status quo-val. A chipkészítők dühösen dolgoznak, hogy megoldják a Moore törvényének lelassulása és az energiafal felemelkedése miatt felmerülő problémákat, azzal a céllal, hogy megtartsák a teljesítmény pedált a fémre. Tehát milyen radikális trükkök vannak azok ujjaiban ? Valójában többféle - és mindegyikük nagy lehetőségeket rejt magában a jövő számára. Vessünk egy pillantást a függöny mögé.

Intel: az óriások vállára építve

Wikipedia / Wikimedia CommonsChip tranzisztor az évek során számít. (Kattints a kibontáshoz.) Lehet-e kipróbálni a mai csúnya teljesítménynövekedést a Moore törvényében? Nem egészen. Moore legendás vonala gyakran hibásan fogalmazott a CPU-teljesítményről beszélni, de a törvény betűje kétévente megduplázza a tranzisztorok számát. Míg más chipkészítők küzdenek a tranzisztorok összezsugorodásával és többet préselnek egy chipre, az Intel - a cég, amely Moore maga is megalapozta - a kifejtése óta a Moore törvényével lépést tart, olyan eredmény, amelyet az Intel kis mérnökeinek lábai állíthatnak. Nem csak a mérnökök.

Clever

mérnökök.

Ahogy a tranzisztorok szorosabbra vannak csomagolva, a hő- és teljesítményhatékonysági problémák súlyos problémává válnak. Most, hogy a tranzisztorok csaknem végtelenül kis méreteket érnek el - az Intel Ivy Bridge chipjeinek mindegyik milliárdos plusz tranzisztora 22 nanométert (nm) vagy nagyjából 0,000000866 inches-t képes meghódítani ezeket a bántalmakat a kreatív gondolkodás.

"Kétségtelen, kemény ", mondta telefonos interjúban Chuck Mulloy, az Intel műszaki gyártási vezetője. "Tényleg

tényleg keményen, vagyis az atomi szinten vagyunk." Az a-rollin elért fejlődés érdekében az Intel jelentős változásokat hajtott végre a tranzisztorok alapmodelljein a múltban évtized. 2002-ben a vállalat bejelentette, hogy az úgynevezett "feszült szilíciumot" váltja fel, ami 10-20 százalékkal növelte a chip teljesítményét a szilíciumkristály szerkezetének kissé deformálódásával. Pontosabban, mivel a tranzisztorok továbbra is zsugorodnak, egyre nagyobb elektronszivárgás következik be, ami sokkal kevésbé hatékony. Két friss csípés küzd, hogy új utakat szivárogjon. Anélkül, hogy túlságosan geeky lett volna, a vállalat elkezdte a tranzisztorok szabványos szilícium-dioxid szigetelőinek kicserélését a hatékonyabb "high-k fém kapu" szigetelők javára 45 nm-es gyártási folyamat. Egyszerűnek tűnik, de valójában nagy ügy. Ezt követte még egy monumentálisabb változás, a "tri-gate" vagy a "3D" tranzisztor technológiájának bevezetésével az Intel jelenlegi Ivy Bridge chipjeiben. IntelA kép, amely összehasonlítja az elektronok áramlását sík (bal) és tri- kapu (jobb) tranzisztorok. A tri-gate tranzisztorok elektronjai a hagyományos sík tranzisztorok lapos áramlásához képest függőleges síkban áramlanak.

A hagyományos "sík" tranzisztorok egy pár "kapuval" rendelkeznek a csatornák mindkét oldalán, amelyek elektronokat hordoznak. A tri-gate-tranzisztorok kétdimenziós gondolkodást szaggattak a csatorna harmadik over kapuján keresztül, összekötve a két oldalsó kaput. A tervezés növeli a hatékonyságot a szivárgás csökkentésével, miközben csökkenti az energiaigényt. Ismét egyszerűnek hangzik, de a háromdimenziós tranzisztorok gyártása

óriási

technikai pontosságot igényel. Jelenleg az Intel az egyetlen chip-gyártó szállítási processzor, 3D tranzisztorokkal.

Tehát mi következik az Intel számára? A cég nem mondja el. Valójában Mulloy azt állítja, hogy bármely olyan technológia, amelyet a

felhasználhat, például a következő generációs ultraibolya litográfiai gyártási folyamatot - egy PR "fekete lyukba" kerül, mielőtt az Intel befekteti a zsetonjaiba. Azonban hangsúlyozta, hogy a múltbeli fejlesztések nem csak megállnak, amikor nyilvánosságra kerülnek.

"Az emberek hajlamosak arra gondolni, hogy az Intel ezt használta, most már a következő dologra", Mulloy mondott. "A feszített szilícium nem ment el, amikor hozzáadtuk a high-k fém kapu képességeit: a nagykapcsú fém kapu nem ment el, amikor tri-kapu tranzisztorokhoz mentünk - még mindig épülünk és fejlesztünk. a negyedik generációs feszültségű szilícium, a harmadik generációs high-k fém kapu és a közelgő 14nm-es zsetonjaink lesznek a tri-gate második generációja. " A legjobb chip technológia csak tovább javul más szavakkal. Ó, és az érdemesnek tartja, hogy az Intel szerint a Moore törvénye legalább

legalább

-nél kevesebb tranzisztor-zsugorodó generációt folytat.

AMD: párhuzamos számítás egészen Az Intel azonban nem az egyetlen chip gyártó a városban. Ahelyett, hogy pusztán a tranzisztoros technológiák fejlesztéseire venné a versenyt, a versenytárs AMD úgy gondolja, hogy a teljesítmény jövője a CPU-k vágásához némileg megnehezíti a munkaterhelés egy részét más feldolgozók számára, amelyek jobban megfelelnek bizonyos feladatoknak. Grafikus processzorok, például füst olyan feladatokon keresztül, amelyek egyidejű számítások sokaságát igénylik, mint például a jelszavas repedés, a Bitcoin bányászat és számos tudományos célra. Hallott már párhuzamos számítástechnikáról?

AMD Az AMD APU tervezése HSA szabványokra épült.

"A kisebb tranzisztoros csomópontokba való belépés növeli a [CPU] teljesítményt 6-8 -

talán 10 százalék, évről évre "- mondja Sasa Marinkovic, az AMD vezető technológiai marketing-gyártója. "De a GPU-számítási képességekkel rendelkező GPU hozzáadásával sokkal nagyobb nyereség érhető el. Például az Internet Explorer 8 és IE9 esetében a teljesítménynövekedés 400 százalékos volt, négyszer

az előző generáció teljesítménye, és mindez köszönhető [IE9-es] GPU-gyorsítás. "

" A mai hatalmi borítékban játszott teljesítményugrást látjuk, vagy jelentősen csökkentheti a teljesítmény borítékot, és ugyanazt a teljesítményt láthatja [van ma "] - mondja Marinkovic. Az AMD egy heterogén rendszerarchitektúra felé halad, mivel a processzorok egy chipen történő terjesztésének módját a népszerű gyorsított feldolgozó egységei vagy APU-k nevezik, köztük a közelgő PlayStation 4 játékkonzolt. Az APU-k hagyományos CPU magokat és egy nagy Radeon grafikus magot tartalmaznak ugyanazon a szerszámon, amint azt a fenti blokkdiagram mutatja. Az AMD következő generációs Kaveri APU-jainak CPU-ja és GPU-ja ugyanazt a memóriatartományt fogja megosztani, még jobban elhomályosítva a vonalakat, és még gyorsabb teljesítményt nyújt.

Az AMD nem az egyetlen chip gyártó, amely támogatja a párhuzamos számítástechnika eszméjét. A cég alapító tagja volt a HSA Alapítványnak, amely a legjobb chipgyártók konzorciumának - jóllehet

sans

Intel és Nvidia - együtt dolgozik, hogy olyan szabványokat dolgozzon ki, amelyek reményeik szerint a párhuzamos számítástechnika programozását a jövőben megkönnyítenék.

Jó dolog, hogy az iparágvezető cégek képezik a HSA Foundation jövőképének gerincét, mert ahhoz, hogy a párhuzamos számítástechnika nagy heterogén jövője megvalósuljon, a programokat és alkalmazásokat kifejezetten meg kell írni, hogy kihasználják a hardver tervek HSA Foundation "A szoftver a kulcs," Marinkovic elismeri. "Ha a teljes HSA kompatibilitású APU-kat nézzük, és a teljes HSA nélkül, akkor a szoftvernek meg kell változnia, de jobb lesz a változás … Ha meg akarunk jönni, akkor egyszer használjuk, és mindenhol használjuk. HSA architektúrája megtalálható az összes különböző HSA alapítvány vállalatánál, remélhetőleg képes lesz egy programot írni egy PC-re, és futtathatja azt okostelefonján vagy táblagépén apró csavarokkal vagy összeállítással. "

Már megtalálhatja az alkalmazást amelyek lehetővé teszik a párhuzamos GPU-számítást, mint pl. az Nvidia GeForce-centrikus CUDA platformja, a DirectX 11 Windows rendszerben sült DirectCompute API és a Khronos Group által kezelt nyílt forrású OpenCL. a hardvergyorsulás a szoftverfejlesztők körében felmerül, bár a legtöbb program valamilyen módon képes intenzív grafikát kezelni. Az Internet Explorer és a Flash például a szalagkocsin található. A múlt héten az Adobe bejelentette, hogy a Premiere Pro Windows-verziójának OpenCL támogatást adott hozzá. A képviselők szerint az AMD diszkrét grafikus kártyával vagy az APU-kkal rendelkező felhasználók képesek lesznek átvenni a GPU gyorsítást a HD és 4K videók valós időben történő szerkesztésére, vagy akár 4,3-szor gyorsabban exportálhatják a videókat, mint az alap nem gyorsított szoftverek.

"I ne gondoljon arra, hogy van-e valami ehhez vagy semmihez "- mondja Marinkovic. "Heterogén architektúrák

a jövő útja."

OPEL: Olyan sokáig, szilícium, hello, gallium arsenid!

De vajon ez a szilícium-technológia alapja a mai számítástechnika?

Határozottan, rövid távon. Határozottan nem, hosszú távon. Valamikor a jövőben a szakemberek nem tudják pontosan, mikor érik el a szilícium határértékeket, és egyszerűen nem fogják tovább nyomni. A forgácsgyártóknak egy másik anyagot kell átállniuk. MITT a MIT kutatói által gyártott indium-gallium-arzenid tranzisztorról. Ez a nap messze van, de a kutatók már alternatívákat kutatnak. A grafénprocesszorok sok hírt kapnak potenciális szilícium utódként, de az OPEL Technologies szerint a jövő gallium-arzénben rejlik.

Az OPEL a POI (Planar Opto Electronic Technology) platformjának finomhangolásával gallium-arzén technológiát több mint 20 éve, és a vállalat együttműködött a BAE-vel és az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumával (többek között) annak érvényesítéséhez. Míg a múltbeli processzor gallium-arzenidre enyhe csalódással zárult, az OPEL képviselői azt mondják, hogy szabadalmaztatott technológiája készen áll a nagy időre. Az OPEL csak a közelmúltban lépett ki a K + F színpadról, és nem próbálta meg Ivy Bridge-i tranzisztorokat készíteni 20nm méretű, de a cég azt állítja, hogy 800 nm-nél a gallium-arzénfeldolgozók gyorsabbak, mint a mai szilícium és

körülbelül fele akkora feszültséget használnak.

"Ha meg akarjuk egyezni a mai szilícium feldolgozók sebességével nagyjából egy 3GHz-es órajelet, akkor nem kellene 20-30 nanométert elérnie "- mondja Dr. Geoffrey Taylor OPEL vezető tudós. - Hülyés, valószínűleg 200nm-es ütést érhetsz el. És ez egy síkbeli technológiát alkalmaz,

nem

3D tranzisztorokat. A szilikon alternatívaként az egyik legnagyobb probléma az, hogy a szilícium a világ legfejlettebb technológiája. maximális hatékonyság. Nehéz lesz meggyőzni az Intelet, az AMD-t, az ARM-et és a HSA Alapítványt, hogy mindent elhárítsanak egy új anyagért. Az OPEL azt mondja, hogy technológiája nagy átfedésben van az aktuális szilikongyártási módszerekkel. "Ez skálázható, és ez a CMOS-ra van" - mondja Peter Copetti ügyvezető igazgató. "Ez nagyon fontos: Különböző öntödékkel és félvezetőkkel folytatott megbeszéléseink során az első dolog, amit kérdeznek:" Meg kell-e változtatnom a létesítményeimet? " A beruházás itt minimális, mert a rendszerünk kiegészíti azt, ami jelenleg ott van. " Az OPEL azt is mondja, hogy az ostyák újrahasználhatóak.

Európai ŰrügynökségAz Európai Űrügynökség tiszta hely a chipgyártáshoz.

A Félvezetők Nemzetközi Technológiai Útmutatója gallium-arzént tartalmaz potenciális szilíciumcserékként 2018 és 2026 között. Még mindig van egy tonna tesztelés és áttérés, mielőtt a gallium-arzén a

, de ha még az OPEL állításainak egy része is igaz, akkor a technológiája nagyon jól tudná a jövő processzorát. Nos, legalább addig, amíg meg nem törjük a molekuláris tranzisztorokat vagy a kvantumszámítást. De ez egy egész cikk … A holttest felé sodródott

Tehát mindezek után - jobb ötleted van arra, hogy a PC teljesítményének jövője fejjel lehessen. Az Intel, az AMD és az OPEL kezdeményezései nagy problémákat kezelnek határozottan eltérő módon, de ez jó dolog. Végül is nem akarsz minden potenciális tojást egyetlen kosárban. És ami a legjobban, ha a PC teljesítőképességének különböző darabjai sikereseknek bizonyulnak,