ARM 技術(shù)總監(jiān):摩爾定律放緩,數(shù)字化正在升級
當(dāng)下,數(shù)字化升級成為諸多行業(yè)領(lǐng)域重要發(fā)展趨勢,作為核心的技術(shù)驅(qū)動力,AIoT技術(shù)的深度賦能加快了行業(yè)數(shù)字化升級的步伐。AIoT推動著萬物互聯(lián)時代的到來,不過從萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián),很大程度上也還依賴AIoT技術(shù)本身的升級迭代,算法、算力、數(shù)據(jù)的持續(xù)演進缺一不可。
自1965年計算機工程先驅(qū)戈登.摩爾(Gordon Moore)提出至今,伴隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)走過了半個多世紀(jì)的“摩爾定律”第一次出現(xiàn)放緩的趨勢。芯片行業(yè)也隨之進入了一個不確定的時代,在同樣的投入下,收益變得越來越低。所謂“摩爾定律”,即在價格不變的情況下,集成在芯片上的晶體管數(shù)量每隔18到24個月將增加一倍,計算成本呈指數(shù)型下降。這個規(guī)律揭示了信息技術(shù)進步的神速,它讓人們相信,IC制程技術(shù)是可以呈現(xiàn)直線式的發(fā)展,通過先進的工藝能讓IC產(chǎn)品持續(xù)地降低成本,同時提升產(chǎn)品性能。
毫無疑問,“摩爾定律”對整個計算機世界意義深遠。在回顧幾十年來半導(dǎo)體芯片業(yè)的進展并展望其未來時,信息技術(shù)專家們說,在今后十多年里,“摩爾定律”可能還會適用。不過,以晶體管為基本單元的摩爾定律,即便能制成小于1納米,但無論如何也不可能小于一個原子。小于一個原子,晶體管本身就不復(fù)存在了。
如此算來,不考慮商業(yè)因素,最晚到本世紀(jì)中葉之前,摩爾定律必定完成其歷史使命。摩爾定律已經(jīng)走過了其最為輝煌的時段,進入黃昏,隨之而來的,是以其為基石的半導(dǎo)體工業(yè)走過了爆炸式成長的時代之后,無可避免地將從朝陽產(chǎn)業(yè)變?yōu)橄﹃柈a(chǎn)業(yè)。“摩爾定律”何時失效?專家們對此眾說紛紜,但“摩爾定律”肯定不會在下一個50年繼續(xù)有效。隨著摩爾定律開始倒計時,一個由原理創(chuàng)新帶動的新一波技術(shù)革命浪潮正悄悄向我們走來。
摩爾定律是比較獨特的,其不依賴客觀規(guī)律,但數(shù)十年來卻非常準(zhǔn)確。不過隨著半導(dǎo)體制程工藝面臨極限,摩爾定律逐漸失效。近日AMD首席技術(shù)官Mark Papermaste在接受采訪的時候表示,摩爾定律正在放緩。
7 月 17 日消息 在 ARM 的一篇最新博客文章中,企業(yè)院士兼技術(shù)總監(jiān) Rob Aitken 指出,摩爾定律已經(jīng)遇到很大障礙,在工藝縮進到原子尺度時,需要重新調(diào)整產(chǎn)品努力的方向,更多去關(guān)注每瓦性能的改進。
Mark Papermaste表示,隨著制程工藝的提升,半導(dǎo)體工藝正在變得越來越昂貴,而且也無法像以前一樣大幅提升頻率了。7nm工藝確實帶來了不錯的性能提升和功耗下降,但7nm也需要更多的光罩、阻抗和寄生問題。從中可以看出摩爾定律遇到了非常大的問題。
事實上按照AMD官方說法也能夠看出摩爾定律放緩的情況。AMD官方數(shù)據(jù)表示,從14nm升級至7nm,性能卻只有25%的提升,而且7nm+可能會面臨比較明顯的性能瓶頸。屆時性能提升可能很少,只能寄希望更先進的制程工藝降低產(chǎn)品功耗了。
了解到,摩爾定律是英特爾創(chuàng)始人之一戈登?摩爾提出的,其核心內(nèi)容為:集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過 18 個月便會增加一倍。換言之,處理器的性能每隔兩年翻一倍。
不過,摩爾定律只是行業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗之談,并非是自然科學(xué)定律,其在一定程度揭示了信息技術(shù)進步的速度,但近年來,摩爾定律開始失效。
前臺積電CTO蔣尚義,在履新武漢弘芯總經(jīng)理兼首席執(zhí)行官后首次公開露面。在7月19日的集微半導(dǎo)體峰會上,蔣尚義發(fā)表演講,闡述當(dāng)前半導(dǎo)體形勢,提出未來全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展途徑——先進封裝技術(shù)帶來新的半導(dǎo)體世界。
隨著后智能手機時代的來臨,對芯片的要求各有不同,種類繁多,變化快,但量不一定大,目前的生態(tài)環(huán)境已不再適用。而半導(dǎo)體應(yīng)用市場的演變也觸發(fā)了新的商業(yè)契機,近年來多元化應(yīng)用需要各式芯片,芯片的需求更多元化,市場將不再掌握在少數(shù)廠商。
因而,為應(yīng)對上述技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的變化,解決封裝和電路板的瓶頸,通過集成系統(tǒng)來使得使芯片之間連接的緊密度和整體系統(tǒng)性能類似于單一芯片,從而使成本降低,效能增加。依據(jù)不同系統(tǒng),針對各單元的特殊需求,選擇合適的單元經(jīng)由先進封裝和電路板技術(shù)重新整合稱之為集成系統(tǒng),這將是后摩爾時代的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)集成可由子系統(tǒng)集成開始,比如以往GPU與8個DRAM集成,通過先進封裝整合成一顆芯片,大幅提升效能。
隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展,需要芯片具有更強的算力。萬物智能孕育了巨大的市場需求,但這個市場呈現(xiàn)高度碎片化且需求多樣性,這就要求芯片能夠更靈活更高效,以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。同時,在對功耗敏感的場景下,依然能夠保持一個較高的算力,而可重構(gòu)計算正可以滿足這樣的需求。
兼顧了接近CPU可編程的靈活性的同時又能夠?qū)崿F(xiàn)接近ASIC芯片的高能效,可重構(gòu)架構(gòu)芯片的誕生可以說為AIoT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了全新的算力解決方案。
隨著摩爾定律的逐漸失效,進入到后摩爾時代,面對這關(guān)鍵的三大挑戰(zhàn),芯片技術(shù)有著怎樣的發(fā)展趨勢。
吳漢明表示,在后摩爾時代的發(fā)展過程中,高性能計算、移動計算、自主感知是集成電路產(chǎn)業(yè)的三大驅(qū)動力,這三大驅(qū)動引領(lǐng)著技術(shù)研發(fā)的八個主要內(nèi)容,分別是邏輯技術(shù)、基本規(guī)則縮放、性能-功率-尺寸(PPA)縮放、3D集成、內(nèi)存技術(shù)、DRAM技術(shù)、Flash技術(shù)和新興非易失性內(nèi)存技術(shù)。目標(biāo)PPAC(性能、功率、面積、成本)在2~3年內(nèi)有一定的提升,提升幅度的范圍在15%~30%之間。
與此同時,后摩爾時代,芯片性能提升逐步放緩,意味著給了一直處于追趕狀態(tài)的我國而言是一個機會?!昂竽枙r代,對于追趕者一定是個機會。”吳漢明說道。