Legea lui Moore este în viață și bine? depinde de cum definiți scalarea

În ultima perioadă s-a vorbit mult despre încetinirea Legii lui Moore și despre provocările cu care se confruntă producătorii de cipuri în timp ce încearcă să treacă la dimensiuni din ce în ce mai mici. Cu siguranță, calculatoarele nu devin mai rapide la ritmul pe care îl aveau odată, iar provocările cu care se confruntă producătorii de cipuri nu au fost niciodată mai mari. Totuși, Intel continuă să insiste că „Moore's Law is Alive and Well”, atunci când vorbim despre planurile sale de producție de 10 nm și 7 nm. Pentru a încerca să-mi dau seama ce se întâmplă, m-am uitat la diverse măsuri de progres și am obținut câteva răspunsuri diferite.

În timp ce mulți oameni combină Legea lui Moore cu viteza, este de fapt o măsură a ratei în creșterea complexității componentei minime, afirmând mai mult sau mai puțin că numărul tranzistorilor se va dubla periodic. În lucrarea inițială din 1965, această dublare a avut loc în fiecare an, deși până în 1975, Moore și-a actualizat proiecția de a dubla la fiecare doi ani, ceea ce a fost, în general, producătorii de cipuri care au încercat de atunci.

În ziua investitorului Intel luna trecută, Bill Holt, vicepreședinte executiv și director general al grupului de tehnologie și producție, a arătat din nou diapozitive care sugerează că numărul tranzistorilor „normalizați” pe zonă continua să scadă într-un ritm mai bun decât dublarea, deși a subliniat că costul de producție crește chiar mai repede decât se aștepta. Rezultatul, a spus el, este că costul pe tranzistor a rămas în ritm.

Dar, pentru prima dată, îmi amintesc, a subliniat că diferite tipuri de tranzistoare dintr-un cip necesită cantități diferite de suprafață pe cip, celulele de memorie SRAM fiind de aproximativ trei ori mai dense decât celulele logice. A folosit această afirmație pentru a devia întrebări despre densitatea medie a tranzistorului, comparativ cu cipurile Apple A9 făcute de Samsung sau TSMC.

Pentru a arunca o privire mai atentă, colegul meu John Morris și cu mine ne-am uitat la statisticile publicate de Intel cu privire la jetoanele sale din 1999, de la Pentium III (cunoscut sub numele de Coppermine), care a fost produs la 180nm, până la cipurile Broadwell Core de anul trecut, prima realizată. cu tehnologie 14nm.

Mai întâi ne-am uitat la Gate Pitch Scaling - distanța minimă dintre porțile care alcătuiesc un tranzistor. Scalarea tradițională ar sugera că aceasta este în scădere cu 70 la sută pe generație pentru a obține scalarea totală de 50 la sută. Pe această măsură, este clar că, în timp ce scalarea continuă, nu vedem o reducere atât de mare pe cât ne-am fi așteptat.

Dar alte tehnici pe care le folosesc producătorii de cipuri se schimbă puțin. Analizând celulele de memorie SRAM, cea mai densă și cea mai de bază parte a unui cip, putem vedea că până de curând acest lucru ne oferea o reducere de 50 la sută pe generație de proces, deși pare să alunece.

În ultimii ani, Intel a subliniat, de asemenea, scalarea totală a zonei logice, care este produsul pasului porții și pasul minim al interconectărilor metalice care direcționează semnalele în jurul acelui cip și îl conectează la lumea exterioară. Acest lucru are un anumit sens, pentru că dacă tranzistorii logici scara, dar interconectările nu sunt mai mici, dimensiunea și costul general al cipului nu vor scădea. De exemplu, procedeul FinMET de 16 nm de TSMC folosește același procedeu metalic din spate ca și cipul său planar de 20 nm, deci oferă puțin în modul de contracție (deși este mai rapid și folosește mai puțin putere). În ceea ce privește scalarea ariei logice, Intel pare să fie vizat în ultimele generații.

Există multe moduri de a privi tendințele și un lucru care pare clar este că acum este nevoie de mai mult timp pentru a ajunge la următorul nod decât a luat în ultimii 20 de ani. În loc de doi ani între noduri, pentru cei 14nm și următorii 10nm nod, acesta va fi, de fapt, mai aproape de 2, 5 ani, cu cipuri de 10 nm prevăzute pentru a ajunge în a doua jumătate a anului 2017.

Intel subliniază că pe termen lung - mergând până la primul microprocesor, 4004 - timpul dintre noile generații de tehnologie cip a fost întotdeauna un pic flexibil.

Intel folosește acest diapozitiv (pe care Fellow Intel Mark Bohr l-a arătat de mai multe ori) pentru a indica cadența Legii lui Moore, de la primul microprocesor, Intel 4004, care a folosit 2.300 de tranzistoare pe un proces de 10 microni în 1971, până la procesul de azi de 14 nm. Analizând acest grafic, Intel spune că cadența medie a fost un nou nod la fiecare 2, 3 ani. În această privință, un ritm de 2, 5 ani pentru 14nm și 10 nm nu este atât de important. Mă uit la ea și văd o accelerare a Legii lui Moore din 1995 până în 2012, când au început să apară primele produse Ivy Bridge de 22 de metri. Acum, cadența pare să încetinească încă o dată.

(Rețineți că Intel a încetat să ofere informații despre dimensiunea matriței și tranzistor, cu generația de 14 nm, care citează probleme competitive, astfel că ultimele numere pe care le avem pentru un quad-core vin de la Haswell de 22 de nm, care avea 1, 4 miliarde de tranzistoare într-o matriță de 177 mm ^2.)

Deci Legea lui Moore încetinește? Depinde de cum îl privești. Cu siguranță este clar că, în unele măsuri, ritmul pare să se încetinească și că provocările cu care se confruntă producătorii de cipuri se îngreunează cu fiecare generație. Astăzi doar patru companii - Intel, GlobalFoundries, Samsung și TSMC - susțin că au procese de 14 sau 16 nm. Crearea unui cip nou pe unul dintre aceste noi procese este mai scump ca niciodată. Dar există suficiente motive și suficiente stimulente pentru a ne aștepta să vedem jetoane de 10 nm în jurul anului 2017 și vor urma jetoanele de 7 nm, 5 nm și 3 nm.