Video: LA LEGGE DI MOORE - EVOLUZIONE DEI PROCESSORI (Settembre 2024)
Recentemente ci sono state molte storie su come la Legge di Moore sta per finire. Non è particolarmente sorprendente - le persone hanno predetto la sua scomparsa per decenni e ho già affrontato i problemi in precedenza - ma la discussione ha preso nuova vita. Una storia nella rivista Nature di M. Mitchell Waldrop conferma ciò che la maggior parte del settore sospettava: che la prossima generazione dell'International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) si concentrerà non sul restringere i transistor, ma piuttosto sullo sviluppo di chip avanzati per applicazioni specifiche.
La legge di Moore, ovviamente, si basa sull'osservazione fatta da Gordon Moore (che sarebbe poi diventato cofondatore di Intel), nell'edizione dell'aprile 1965 di Electronics , secondo cui il numero di transistor in un processore raddoppiava ogni anno. (Una copia è online qui.) Nel 1975, era stato dimostrato corretto, ma cambiò la sua stima del raddoppio del chip ogni due anni, un ritmo che il settore seguì ampiamente fino a poco tempo fa.
Nel 1991, l'industria dei semiconduttori degli Stati Uniti iniziò quella che sarebbe diventata la ITRS con contributi di gruppi industriali provenienti da Europa, Giappone, Taiwan e Corea del Sud. Nel corso degli anni, ci sono state molte modifiche a questa tabella di marcia. Fino agli inizi degli anni 2000, non solo il numero di transistor su un chip raddoppiava ogni generazione, ma aumentavano anche le frequenze di clock, il che ha dato anche un evidente aumento delle prestazioni. I chip seguivano quello che veniva chiamato ridimensionamento di Dennard, basato su un articolo del 1974 che affermava che, quando i transistor si ridimensionavano, le prestazioni aumentavano all'incirca dello stesso fattore alla stessa potenza. Ma quando i chip sono scesi sotto i 90 nm circa, hanno smesso di funzionare e dopo che i chip hanno raggiunto 3GHz o 4GHz, hanno semplicemente usato troppa potenza e si sono surriscaldati. Invece di utilizzare core più veloci, l'industria si è rivolta all'uso di più core, che funziona su alcune applicazioni ma non su altre. Nel frattempo, i chip mobili sono diventati più popolari, portando con sé un requisito per un consumo di energia ancora inferiore.
Un altro grande cambiamento è arrivato con i materiali. Per la maggior parte di questo periodo, i chip erano per lo più MOSFET o transistor ad effetto di campo in ossido di metallo e silicio, il che significa che i materiali di base erano abbastanza semplici. Nell'ultimo decennio, abbiamo visto l'introduzione di silicio filtrato, gate high-k e tecnologie FinFET, tutti metodi per aumentare la densità e le prestazioni oltre a ciò che materiali e design tradizionali potrebbero realizzare. La maggior parte degli osservatori pensa che man mano che arriveremo alla produzione a 7 nm e al di sotto, avremo bisogno di nuovi materiali alternativi come silicio germanio (SiGE) e indio gallio arsenuro (InGaAs) e che alla fine potremmo spostarci in una diversa struttura di transistor come gate-all transistor di grandi dimensioni noti come nanofili.
Recentemente, gli strumenti litografici - quelli che accendono le luci che attivano i materiali sul wafer di silicio per disegnare i modelli del chip design - sono stati anche relativamente statici, con la litografia ad immersione a 193 nm che è stata uno standard per anni. Senza la sua sostituzione, nota come litografia a ultravioletti estremi (EUV), i produttori di chip sono costretti a utilizzare modelli multipli, che aumentano i costi. ASML e i suoi partner hanno lavorato su EUV per un po 'di tempo, e ora sembra mirato alla produzione a 7 nm.
La combinazione della fine del ridimensionamento di Dennard, dei nuovi materiali e del multi-patterning ha aumentato i costi di implementazione di ogni nuova generazione di tecnologia. Ed è diventato più difficile farlo, con Intel ha recentemente affermato che i suoi piani per 10nm erano due anni e mezzo dopo l'introduzione a 14nm, il che significa che ciò si sarebbe verificato nel 2017. Samsung e TSMC stanno entrambi parlando anche di preparare i chip 10nm pronti per la produzione di massa in 2017, ed è possibile che possano persino battere Intel su questo nodo (anche se, ovviamente, ci sono domande sulla denominazione dei nodi e se i loro processi sono densi come quelli di Intel.)
I cambiamenti nella tabella di marcia ITRS non negano che il ridimensionamento continuo accadrà per un po ', anche se non più sulla cadenza di due anni a cui siamo stati abituati e con i limiti fisici reali in arrivo. Ma la nuova versione - chiamata International Roadmap for Devices and Systems - apparentemente sottolinea invece diversi tipi di tecnologia per diverse applicazioni, come sensori, smartphone e server; e combinando diversi tipi di transistor per cose diverse, come memoria 3D, gestione dell'alimentazione o segnali analogici.
Quindi la Legge di Moore è davvero morta questa volta? Ne dubito. Intel continua a dire "La legge di Moore è viva e vegeta" e loro e altri forniscono buoni motivi per cui i chip continueranno a diventare più densi nel prossimo decennio o giù di lì, anche se i costi continuano a salire. Ma non c'è dubbio che vedremo molti cambiamenti nella progettazione dei chip, man mano che ci allontaniamo sempre più dal concetto di un singolo design che scala da piccoli dispositivi fino al data center. Ciò significa che i progettisti di chip dovranno affrontare alcune decisioni rischiose e che i clienti dovranno essere ancora più attenti alle selezioni effettuate.
