Onko Mooren laki elossa ja hyvin? riippuu kuinka määrität skaalaus

Viime aikoina on puhuttu paljon Mooren lain hidastumisesta ja haastevalmistajien haasteista, kun he yrittävät siirtyä yhä pienempiin mittoihin. Varmasti, PC: t eivät ole nopeampia nopeudellaan, kuin ne olivat, ja siruvalmistajien haasteet eivät ole koskaan olleet suurempia. Silti Intel vaatii edelleen, että "Mooren laki on elossa ja hyvin" puhuttaessa suunnitelmistaan ​​10 nm: n ja 7 nm: n tuotantoon. Yrittääksesi selvittää mitä tapahtuu, tarkastelin eräitä vaihtelevia edistysaskeleita ja sain erilaisia ​​vastauksia.

Vaikka monet ihmiset sekoittavat Mooren lain nopeuteen, se on tosiasiallisesti mittari minimikomponentin monimutkaisuuden kasvun nopeudesta, sanomalla enemmän tai vähemmän, että transistorien lukumäärä kaksinkertaistuu ajoittain. Alkuvuoden 1965 lehdessä tämä kaksinkertaistuminen tapahtui joka vuosi, vaikka vuoteen 1975 mennessä Moore päivitti ennustettaan kaksinkertaistumiseen joka toinen vuosi, mikä on yleensä ollut merkki, jonka siruvalmistajat ovat pyrkineet siitä lähtien.

Intelin sijoittajapäivänä viime kuussa teknologia- ja valmistusryhmän varatoimitusjohtaja Bill Holt osoitti jälleen dioja, joiden mukaan "normalisoitujen" transistorien lukumäärä aluetta kohti laski edelleen nopeammin kuin kaksinkertaistuen, vaikkakin osoitti. että tuotantokustannukset nousivat jopa odotettua nopeammin. Hänen mukaansa transistorin kustannukset ovat pysyneet tahdilla.

Mutta ensimmäistä kertaa muistan, hän korosti, että sirun sisällä olevat erityyppiset transistorit vaativat sirulla erilaisia ​​alueita, ja SRAM-muistisolut ovat noin kolme kertaa tiheämpiä kuin logiikkakennot. Hän käytti tätä väitettä poistaakseen kysymykset keskimääräisestä transistorin tiheydestä verrattuna Samsungin tai TSMC: n tekemiin Apple A9-siruihin.

Tarkemman tarkastelun saamiseksi kollegani John Morris ja minä tarkastelimme Intelin julkaisemia tilastoja siruistaan ​​vuodesta 1999 lähtien, Pentium III: sta (tunnetaan nimellä Coppermine), jota on tuotettu 180 nm: ssä, viime vuoden Broadwell Core -siruihin, ensimmäinen 14nm tekniikalla.

Ensin tarkasteltiin portin sävelkorkeuden mittausta - transistorin muodostavien porttien vähimmäisetäisyys. Perinteinen skaalaus viittaa siihen, että tämä laskee 70 prosenttia sukupolvea kohti, jotta saadaan 50 prosentin kokonaismitta. Tämän toimenpiteen suhteen on selvää, että vaikka skaalaus jatkuu, emme näe aivan yhtä paljon vähennyksiä kuin voisimme odottaa.

Mutta muut siruvalmistajien käyttämät tekniikat muuttavat sitä vähän. Tarkasteltaessa SRAM-muistisoluja, sirun tiheimpiä ja perusteellisimpia osia, voimme nähdä, että viime aikoihin saakka tämä antoi meille 50 prosentin vähennyksen prosessin sukupolvea kohti, vaikka se näyttää olevan liukumassa.

Viime vuosina Intel on myös korostanut logiikka-alueen kokonaismittausta, joka on portin äänenkorkeuden ja metalliyhdistelmien vähimmäisväli, joka ohjaa signaaleja kyseisen sirun ympärillä ja yhdistää sen ulkomaailmaan. Tämä on jonkin verran järkevää, koska jos logiikka transistorit skaalautuvat, mutta yhdysliitännät eivät pienene, sirun kokonaiskoko ja kustannukset eivät pienene. Esimerkiksi TSMC: n 16 nm: n FinFET-prosessi käyttää samaa taustapäällystysprosessia kuin sen 20 nm: n tasomainen siru, joten se tarjoaa vain vähän kutistustapaa (vaikkakin se on nopeampi ja kuluttaa vähemmän virtaa). Loogisen alueen skaalauksen kannalta Intel näyttää olevan tavoitteena viime sukupolvien aikana.

Suuntauksia voidaan tarkastella monin tavoin, ja yksi asia, joka näyttää selvältä, on seuraavaan solmuun pääsy vie kauemmin kuin se on ottanut viimeisen 20 vuoden aikana. Kahden vuoden sijasta solmujen välillä, 14 nm: n ja tulevan 10 nm: n solmun kohdalla, se on tosiasiallisesti lähempänä 2, 5 vuotta, ja 10 nm: n sirujen on määrä saapua vuoden 2017 jälkipuoliskolle.

Intel huomauttaa, että pitkällä aikavälillä - palattuaan takaisin ensimmäiseen mikroprosessoriin, 4004 -, uusien sirutekniikan sukupolvien välinen aika on aina ollut hiukan joustava.

Intel käyttää tätä diaa (jonka Intel Fellow Mark Bohr on osoittanut monta kertaa) osoittaakseen Mooren lain polkumyynnin ensimmäisestä mikroprosessorista, Intel 4004: stä, joka käytti 2300 transistoria 10 mikronin prosessissa vuonna 1971, nykypäivän 14 nm prosessiin. Tarkastelemalla tätä kaaviota Intel sanoo, että keskimääräinen poljinnopeus on ollut uusi solmu 2, 3 ​​vuoden välein. Tässä mielessä 2, 5 vuoden vauhti 14 nm: llä ja 10 nm: llä ei ole yhtä merkittävä. Katson sitä ja näen Mooren lain nopeutumisen noin vuodesta 1995 vuoteen 2012, jolloin ensimmäiset 22 nm: n Ivy Bridge -tuotteet alkoivat näkyä. Nyt poljinnopeus näyttää hidastuvan jälleen.

(Huomaa, että Intel lopetti muotin koon ja transistoritietojen antamisen, kun 14nm: n sukupolvi vetoaa kilpailuongelmiin, joten viimeisimmät nelinytimellä olevat numerot tulevat 22 nm Haswellista, jolla oli 1, 4 miljardia transistoria 177 mm ² -muotissa.)

Joten Mooren laki hidastuu? Se riippuu siitä, kuinka katsot sitä. On varmasti selvää, että joillakin toimenpiteillä vauhti näyttää hidastuneelta ja että siruvalmistajien kohtaamat haasteet vaikeutuvat jokaisen sukupolven ajan. Nykyään vain neljä yritystä - Intel, GlobalFoundries, Samsung ja TSMC - väittävät käyttävänsä 14 tai 16 nm: n prosesseja. Uuden sirun luominen yhdelle näistä uusista prosesseista on kalliimpaa kuin koskaan. Mutta on tarpeeksi syytä ja riittävästi kannustimia odottaa, että näemme 10nm siruja vuoden 2017 ympäri ja että 7nm, 5nm ja 3nm pelimerkkejä seuraa.