Video: LA LEGGE DI MOORE - EVOLUZIONE DEI PROCESSORI (Settembre 2024)
Ultimamente si è parlato molto del rallentamento della Legge di Moore e delle sfide che i chipmaker devono affrontare mentre provano a passare a dimensioni sempre più ridotte. Certamente, i PC non stanno accelerando al ritmo che una volta erano e le sfide che i chipmaker non hanno mai affrontato. Tuttavia, Intel continua a insistere sul fatto che "La legge di Moore è viva e vegeta", quando parla dei suoi piani per la produzione a 10 nm e 7 nm. Per cercare di capire cosa stesse succedendo, ho esaminato alcune diverse misure di progresso e ho ottenuto risposte diverse.
Mentre molte persone confondono la Legge di Moore con la velocità, in realtà è una misura del tasso di aumento della complessità della componente minima, più o meno affermando che il numero di transistor raddoppierà periodicamente. Nel documento iniziale del 1965, questo raddoppio si stava verificando ogni anno, anche se nel 1975, Moore stava aggiornando la sua proiezione al raddoppio ogni due anni, che è stato generalmente il marchio che i chipmaker si sono battuti da allora.
Alla giornata degli investitori di Intel del mese scorso, Bill Holt, vicepresidente esecutivo e direttore generale del gruppo tecnologico e manifatturiero, ha nuovamente mostrato diapositive che suggeriscono che il numero di transistor "normalizzati" per area continuava a diminuire a un ritmo migliore rispetto al raddoppio, anche se sottolineando che il costo di produzione stava aumentando ancora più velocemente del previsto. Il risultato, ha detto, è che il costo per transistor è rimasto al passo.
Ma per la prima volta che ricordo, ha sottolineato che diversi tipi di transistor all'interno di un chip richiedono diverse quantità di area sul chip, con celle di memoria SRAM circa tre volte più dense rispetto alle celle logiche. Ha usato questa affermazione per deviare le domande sulla densità media dei transistor rispetto ai chip Apple A9 prodotti da Samsung o TSMC.
Per dare un'occhiata più da vicino, il mio collega John Morris e io abbiamo esaminato le statistiche pubblicate da Intel sui suoi chip dal 1999, dal Pentium III (noto come Coppermine), prodotto a 180 nm, fino ai chip Broadwell Core dell'anno scorso, i primi prodotti con tecnologia 14nm.
Per prima cosa abbiamo esaminato il ridimensionamento del passo del gate, la distanza minima tra le porte che compongono un transistor. Il ridimensionamento tradizionale suggerirebbe che questo sta diminuendo del 70% per generazione per ottenere il ridimensionamento complessivo del 50%. Su questa misura, è chiaro che mentre il ridimensionamento continua, non stiamo assistendo a una riduzione tanto grande quanto ci aspetteremmo.
Ma altre tecniche che usano i chipmaker stanno cambiando un po 'questo. Osservando le celle di memoria SRAM, la parte più densa e basilare di un chip, possiamo vedere che fino a poco tempo fa questo ci dava una riduzione del 50 percento per generazione di processo, anche se sembra scivolare.
Negli ultimi anni Intel ha anche sottolineato il ridimensionamento totale dell'area logica, che è il prodotto del pitch gate e del pitch minimo delle interconnessioni metalliche che instradano i segnali attorno a quel chip e lo collegano al mondo esterno. Questo ha senso perché se i transistor logici si ridimensionano, ma le interconnessioni non si riducono, la dimensione complessiva del chip e il costo non diminuiranno. Ad esempio, il processo FinFET a 16 nm di TSMC utilizza lo stesso processo di metallo back-end del suo chip planare a 20 nm, quindi offre poco in termini di riduzione (anche se è più veloce e consuma meno energia). In termini di ridimensionamento dell'area logica, Intel sembra essere l'obiettivo nelle ultime generazioni.
Esistono molti modi per esaminare le tendenze e una cosa che sembra chiara è che ora ci vuole più tempo per arrivare al nodo successivo di quanto non sia stato necessario negli ultimi 20 anni. Invece di due anni tra i nodi, per il 14nm e il prossimo nodo 10nm, sarà in realtà più vicino a 2, 5 anni, con chip da 10nm previsti per arrivare nella seconda metà del 2017.
Intel sottolinea che nel lungo periodo, risalendo al primo microprocessore, il 4004, il tempo che intercorre tra le nuove generazioni di tecnologia dei chip è sempre stato un po 'flessibile.
Intel utilizza questa diapositiva (che Intel Fellow Mark Bohr ha mostrato molte volte) per indicare la cadenza della Legge di Moore, dal primo microprocessore, Intel 4004, che utilizzava 2.300 transistor su un processo da 10 micron nel 1971, al processo a 14 nm di oggi. Osservando questo grafico, Intel afferma che la cadenza media è stata un nuovo nodo ogni 2, 3 anni. In tale prospettiva, un ritmo di 2, 5 anni per 14 nm e 10 nm non è poi così significativo. Lo guardo e vedo un'accelerazione della Legge di Moore dal 1995 al 2012 circa, quando i primi prodotti Ivy Bridge a 22 nm iniziarono ad apparire. Ora la cadenza sembra rallentare ancora una volta.
(Si noti che Intel ha smesso di fornire informazioni sulla dimensione del die e sul transistor con la generazione a 14 nm citando problemi competitivi, quindi gli ultimi numeri che abbiamo per un quad-core provengono dal Haswell a 22 nm, che aveva 1, 4 miliardi di transistor in un die da 177 mm 2.)
Quindi la Legge di Moore sta rallentando? Dipende da come lo guardi. È certamente chiaro che su alcune misure il ritmo sembra essere rallentato e che le sfide che i chipmaker devono affrontare diventano più difficili con ogni generazione. Oggi solo quattro società - Intel, GlobalFoundries, Samsung e TSMC - dichiarano di avere processi a 14 o 16 nm. La creazione di un nuovo chip su uno di questi nuovi processi è più costosa che mai. Ma ci sono motivi e incentivi sufficienti per aspettarci che vedremo chip da 10nm intorno al 2017 e che seguiranno chip da 7nm, 5nm e 3nm.
