Nvidia разгромила «закон Мура» и назвала новый закон в честь своего гендиректора
| ПоделитьсяГлава Nvidia Дженсен Хуанг заметил, что «закон Мура» о двукратном приросте производительности процессоров каждые полтора или два года неактуален для графических чипов. По его словам, они становятся более чем вдвое быстрее каждый год. Новый «закон» получил его имя – «закон Хуанга».
«Закон Мура» потерял актуальность
Руководитель компании Nvidia Дженсен Хуанг (Jen-Hsun «Jensen» Huang) вывел новый «закон» прогресса в области графических и центральных процессоров. Как пишет Wall Street Journal (WSJ), он противоречит классическому «закону Мура», но именно он может являться основной причиной интереса Nvidia к приобретению британской ARM.
Под «законом Хуанга» следует понимать заявление Дженсена Хуанга о том, что прогресс в сфере GPU идет более высокими темпами, нежели в сегменте обычных центральных процессоров. Свое заявление Дженсен Хуанг сделал еще в 2018 г.
«Закон Мура» – это эмпирическое правило, сформулированное одним из основателей компании Intel Гордоном Муром (Gordon Moore) еще в 1968 г. Мур заметил, что количество транзисторов на единицу площади полупроводникового кристалла удваивается каждые полтора или два года. Согласно «закону Хуанга», производительность систем с компонентами Nvidia демонстрировала более чем двукратный прирост производительности буквально каждый год.
Доказательство «закона Хуанга»
Стоит отметить, что сам Дженсен Хуанг свое наблюдение «законом» не называл. За него это сделал Билл Далли (Bill Dally), главный научный сотрудник и старший вице-президент по исследованиям Nvidia. Он добавил, что графические процессоры Nvidia образца мая 2020 г. в сравнении с чипами, доступными на ноябрь 2012 г. демонстрируют в 317 раз более высокую производительность в вычислениях, связанных с искусственным интеллектом (ИИ).
Дженсен Хуанг, глава Nvidia
Наблюдение Хуанга получило подтверждение еще до того, как Билл Далли сделал его «законом». Как пишет Forbes. В апреле 2018 г. был осуществлен эксперимент задачами для ИИ AlexNet. На выполнение одного и того же набора этих задач системе на базе двух видеочипов Nvidia GTX 580 потребовалось шесть дней. В то же время современный сервер DGX-2 AI справился с тем же объемом работ всего за 18 минут или в 500 раз быстрее.
Сервер Nvidia DGX-2 AI
Но тут стоит обратить внимание на то, что в данном сервере используется массив из 16 графических процессоров Nvidia Tesla V100 с суммарным объемом видеопамяти 512 ГБ. Оппонент DXG-2 AI включал в себя лишь два чипа GTX 580, премьера которых состоялась в IV квартале 2010 г., 7,5 года назад на момент проведения эксперимента.
«Закона» надолго не хватит
«Закон Хуанга», по мнению ряда экспертов, не сможет продержаться столь же долго, сколько и «закон Мура». К примеру, вице-президент ARM по маркетингу
Закон Гордона Мура в последние годы постепенно теряет свою актуальность
В то же время, говорит Родди, этого времени с лихвой хватит для достижения значительного прогресса в развитии систем искусственного интеллекта.
Как «закон Хуанга» связан с покупкой ARM
По данным WSJ, в последние годы Nvidia переключилась на разработку универсальных графических процессоров, способных одновременно решать несколько независимых задач. В частности, такие чипы более эффективны на фоне классических центральных процессоров в обработке данных, связанных с работой искусственного интеллекта.
Рост производительности чипов Nvidia за последние восемь лет
Это достигается за счет большего числа ядер в GPU, что и дает возможность работать большим количеством одновременных потоков данных. Но, несмотря на все свои преимущества перед обычными CPU, графические процессоры имеют свои ограничения, в особенности в плане потребления энергии.
Российским стартапам выделят миллионы на цифровизацию Москвы
Инновации и стартапыWSJ пишет, что Nvidia хочет приобрести ARM, разработчика архитектур мобильных процессоров, как раз для обхода этих ограничений. Использование активов ARM позволит ей ускорить прогресс в сфере ИИ за счет периферийных вычислений. К примеру, определенная часть критически важных для общей производительности системы операций будет выполняться непосредственно на конечном устройстве, без предварительной передачи на сервер. Вместе с развитой серверной экосистемой подобное решение даст Nvidia шанс в значительной мере продвинуться в разработке новых областей использования искусственного интеллекта.
Покупка ARM как разработчика центральных процессоров позволит соблюсти баланс производительности всей системы, в которой установлены ее графические чипы. Так, если GPU развиваются быстрее центральных процессоров, то последние окажутся «слабым звеном», снижающим общую быстроту работы. Наработки ARM потенциально могут решить этот вопрос.
Как ARM оказалась в руках Nvidia
О переходе ARM в собственность Nvidia стало известно в середине сентября 2020 г. Nvidia стремилась договориться не с самой ARM, а с холдингом SoftBank, купившим британскую ИТ-компанию в июле 2016 г. за 24,3 млрд фунтов стерлингов или 3,3 трлн иен (около $32,2 млрд по курсу на момент совершения сделки).
Сумма покупки составит $40 млрд. Часть этой суммы Nvidia передаст холдингу в виде своих акций ($21,5 млрд), а часть – ($12 млрд) в виде наличных, в том числе $2 млрд на момент заключения сделки с SoftBank. Далее, японский холдинг может получить дополнительные платежи в размере до $5 млрд наличными или акциями с учетом будущей прибыли ARM. Оставшиеся $1,5 млрд Nvidia выплатит сотрудникам ARM в качестве дополнительного обязательства.
Сделка между ARM и Nvidia быстро получила множество противников. Свое недовольство ею высказал, в частности, соучредитель ARM – британский бизнесмен Герман Хаузер (Hermann Hauser). Он заявил, что Nvidia – не самый подходящий владелец для ARM, и добавил, что такая сделка неминуемо приведет к катастрофе в отрасли.
17 сентября 2020 г. сделка возмутила членов Unite, крупнейшего британского профсоюза. По их мнению, она может привести к закрытию тысяч рабочих мест в стране. Их мнение разделяют крупные британские политики, в том числе Эдвард Милибэнд (Edward Miliband), теневой министр предпринимательства, энергетики и промышленности страны.
Закон Мура больше не работает. Как развивает вычислительная техника сегодня
Как появился закон МураГордон Мур в своем прогнозе 1965 года предсказал, что за десять лет — к 1975 году — количество элементов в каждом чипе вырастет с 26 (64 единицы) до 216 (65 536 единиц). По словам Мура, при сохранении такой тенденции мощности процессоров за достаточно короткий промежуток времени будут расти экспоненциально — то есть в два раза, именно это и стало называться законом Мура.
Гордон МурПочти через 40 лет после своего прогноза, в 2003 году, Мур начал сомневаться в продолжительности действия такого развития вычислительной техники. В своей научной работе No Exponential is Forever: But Forever Can Be Delayed! («Экспоненциальный рост не вечен, но эту вечность можно отложить!» — «Хайтек») он пояснил, что такой рост величин в течение длительного времени практически невозможен, поскольку техника в том виде, в котором она существовала, постоянно упирается в различные именно физические пределы. Для радикального роста инженерам приходилось достаточно сильно менять саму структуру транзисторов и открывать новые материалы, из которых их можно собирать.
Транзисторы. История появленияТранзистором называют радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, который на сегодняшний день является основным рабочим компонентом всех электронных устройств и микросхем. Он может от небольшого входного сигнала управлять током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов.
Первый транзистор появился спустя десятилетия исследований ученых со всего мира у группы физиков под руководством Джозефа Бекера. Их финансировала компания Bell Telephone Laboratories, одна из самых наукоемких и богатых в США рубежа 1940-х. Еще один физик, Уильям Браттейн, спустя многолетние не очень удачные исследования твердотельных приборов однажды случайно сблизил два игольчатых электрода на поверхности германия, да еще перепутал полярность напряжений питания, и вдруг заметил влияние тока одного электрода на ток другого. Уже через полгода — к середине 1947 года — у них заработал первый твердотельный усилитель, который считают первым в мире транзистором.
Bell Labs сразу оформила патент на это изобретение, но технология была очень нестабильной и имела массу проблем. Первые транзисторы, поступившие в продажу в 1948 году, работали ненадежно — если их потрясти, коэффициент усиления резко менялся, а при нагревании устройства совсем переставали работать.
В 1952 году Bell Labs решила предоставить права на изготовления транзистора всем компаниям, которые смогут заплатить $25 тыс. за пользование патентом. И уже в 1953 году на рынке появилось первое коммерческое изделие на основе транзисторов — слуховой аппарат от пионера в этой области Джона Килби из компании Centralab.
После этого транзисторы заменили все радиолампы в электронных устройствах. Начиная с первых транзисторов по сегодняшний день, все микросхемы используются в качестве так называемых планарных или плоских транзисторов. Последние 50 лет инженеры пытались уменьшить размеры транзисторов, чтобы на одну плату могло влезть как можно больше подобных схем. Например, если в 1965 году в микросхему можно было встроить 30 транзисторов, то теперь — около 55 млн.
Копия первого в мире работающего транзистораВо время эволюции транзисторов менялись не только их размеры, но и материалы, а также геометрия и технологии производства. При этом уменьшение транзистора влияет и на его рабочие характеристики, поскольку уменьшив его, например, в пять раз, увеличивается его скорость работы — тоже в пять раз.
Основная проблема, связанная с уменьшением размера транзистора, сталкивается с тем, что увеличение количества транзисторов приводит к росту потребляемой мощности и обычному перегреву микросхемы. Он происходит из-за утечки тока через слой диэлектрика, который приходится также снижать при уменьшении самого транзистора.
Альтернативой обычным стали SOI-транзисторы, в которых слой диэлектрика добавляют вглубь кремния для остановки утечки тока. Это позволяет даже повысить скорость работы транзисторов на 25%, однако у технологии есть и недостаток. Для работы таких схем необходимо повышать напряжение, что негативно сказывается на характеристиках. Таким образом, обычные кремниевые транзисторы подошли к физическому пределу, для преодоления которого ученым приходится не просто менять принцип работы устройства, а создавать новые схемы передачи электронов. Из-за этого закон Мура сейчас практически перестал работать.
В каком диапазоне будут работать вакуумные транзисторыСейчас ученые активно развивают технологию создания вакуумных транзисторов, поскольку вакуум — намного более выгодная среда для передачи электронов, нежели твердое тело. Вакуумное устройство может стать первым полноценным терагерцевым транзистором, работающим намного быстрее кремниевых. Еще одной заменой кремниевых могут стать графеновые или состоящие из нанотрубок устройства, однако все эти технологии пока находятся на стадии разработки.
Закон Мура больше не работает?Уже в 2007 году сам Мур заявил, что действие этого закона больше невозможно из-за фундаментальных причин — атомарной природы вещества и ограничения скорости света, которое не позволяет процессорам работать еще быстрее.
Рост числа транзисторов в период 1971–2011 годов. Закон МураКритика закона Мура появилась почти сразу после его появления. Одним из самых уязвимых мест этой концепции был пункт, что при экспоненциальном увеличении мощностей процессоров их стоимость каждый раз уменьшается примерно на такой же порядок. Если в 1969 году стоимость создания первого персонального компьютера h416 от компании Honeywell составляла более $10 тыс., то к 1971 году она должна была снизиться до $5 тыс., а к 1973 году — до $2,5 тыс.. Однако в 1975 году фирма MOS Technology, Inc. начала производство компьютера KIM-1, который стоил $245.
Постоянно критиковались не только финансовые стороны этого закона, но и невозможность переложить его на другие сферы. В 1983 году издание Scientific American в своем материале заявило, что «закон Мура абсолютно невозможно использовать не только в промышленности в широком смысле этого слова, но и практически во всех отраслях, смежных с вычислительной техникой».
Закон Рока
Существует также закон Рока, названный в честь известнейшего инвестора Артура Рока. Согласно ему, размер прибыли компании по производству таких чипов также должен удваиваться каждые четыре года. По сути, закон Рока можно рассматривать как обратную сторону закона Мура, когда развитие технологий рассматривается только с экономической точки зрения.
Артур Рок отмечал, что закон Мура может работать только в случае роста прибыли корпораций, которые занимаются созданием вычислительной техники. Если достаточно капиталоемкая полупроводниковая промышленность начинает приносить большую прибыль, инвесторы начинают еще больше вкладывать деньги в эту отрасль, что снова дает резкий рост технической стороне.
При этом за последние 50 лет стоимость производства транзисторов упала в тысячи раз, и сейчас она обходится не дороже цены, которую в типографии берут за один знак, например, за точку.
По прогнозам, закон Мура будет действовать, хоть и в несколько видоизмененном формате, до конца 2025 года. В 2014 году компания Intel заявила, что темпы разработки транзисторов уменьшились, а сроки работы закона Мура скорректировались до 2,5 лет. Как будет развиваться вычислительная техника после 2025 года, до конца не ясно.
Артур РокСейчас только две компании смогли создать транзисторы с такими техническими характеристиками и стоимостью, которые соответствовали бы прогнозам Мура — корпорации TSMC и Samsung Electronics, с производственными узлами в 10 нм, 7 нм и 5 нм (и еще планируют узлы в 3 нм). При этом темпы Intel и других бывших лидеров этого направления достаточно сильно упали.
Тем более, что еще в 2012 году исследовательская группа из Университета Нового Южного Уэльса объявила о разработке первого рабочего транзистора, состоящего из одного атома, размещенного точно в кристалле кремния (а не только из большой выборки случайных транзисторов). Закон Мура предсказал, что этот рубеж будет достигнут только к 2020 году. После создания такого типа транзисторов технологиям будет практически некуда развиваться дальше.
Многие участники рынка предполагают, что очередная революция в вычислительной технике произойдет с появлением первых квантовых компьютеров. Однако сейчас, даже несмотря на появление громких новостей, до его создания пока достаточно далеко.
Квантовый компьютер считается потенциальным вычислительным устройством следующего поколения, который будет работать на явлениях квантовой механики — квантовой суперпозиции и квантовой запутанности. В отличие от обычных компьютеров, он будет оперировать не битами с возможными значениями 0 или 1, а кубитами — они будут иметь одновременно значение и 0, и 1.
Теоретически это позволит обрабатывать все возможные состояния кубита одновременно, значительно увеличивая скорость работы компьютера. На сегодняшний день реально работающих квантовых компьютеров пока не существует.
Еще одним вектором для развития вычислительной техники может являться более традиционный подход — в частности, создание новых материалов, из которых можно собирать транзисторы. Ведь первоначально проводники делались из различных металлов с легирующими примесями — индия, галлия и алюминия, но постепенно инженеры начали экспериментировать над разными материалами для полупроводниковых транзисторов. В том числе начал использоваться германий, на смену которому пришел кремний — он используется и на сегодняшний день. Каждый используемый материал обладал собственной скоростью передачи электронов, а также уникальными характеристиками, например, теплопередачей или мощностью работы. Обычный кремниевый транзистор не может работать под напряжением более 1 кВ, тогда как вакуумные лампы намного эффективнее их в этом вопросе.
Другие эксперты считают, что будущее вычислительной техники — за соединением искусственного интеллекта и органических веществ для создания биокомпьютера. Однако такие разработки пока находятся несколько на периферии технологической мысли или в области научной фантастики.
Сорокалетие закона Мура и интервью с его автором — Ferra.ru
Послесловие
Гордон Мур (Gordon E. Moore) был одним из основателей Intel в августе 1968 года и в течение последующих семи лет занимал должность исполнительного вице-президента корпорации. В 1975 году он стал президентом и главным управляющим Intel и занимал обе должности до 1979 года, когда пост президента сменил на должность председателя совета директоров. Главным управляющим корпорации Intel доктор Мур работал до 1987 года, а на посту председателя совета директоров – до 1997 года, когда его удостоили звания почетного председателя совета директоров. Ныне 76-летний Гордон Мур является почётным председателем совета директоров корпорации Intel и проживает на Гавайях, откуда, в преддверии сорокалетия годовщины выхода своей знаменитой статьи, он любезно согласился ответить на вопросы по телефону. Выдержки из этой почти часовой беседы мы предлагаем вашему вниманию.
Вопрос: Как Вы открыли этот закон? Что бы было с индустрией, не будь той публикации?
Ответ: Ну было бы забавно, если бы кто-нибудь из параллельной вселенной проделал такой эксперимент. Цель той статьи была такая – дать прогноз развития интегральных схем на ближайшие 10 лет, особенно в свете того, что поначалу они развивались как дорогие военные микросхемы, и было бы интересно, смогут ли они стать в ближайшее время недорогими потребительскими. Если бы я не опубликовал эту статью в 1965 году, тенденции всё равно стали бы очевидными лет через десять. Я не думаю, что эта статья внесла бы какую-то разницу. Просто я работал в такой должности, что имел возможность увидеть тогда эту тенденцию (Farchild Semiconductors тогда была самым крупным производителем микросхем). Поначалу этот закон имел малую силу, индустрия металась в поисках новых идей. Первый большой вклад внесли японские производители памяти в 70-х годах, когда технология выглядела ещё малопредсказуемой. Производя чипы от 1К до 4К и до 16К, они имели метод, посредством которого можно было увидеть, когда стоит остановиться и занять лидирующие позиции на рынке. Кстати, я перечитал эту статью год назад и был приятно удивлён, что, оказывается, предсказал использование компьютеров на дому. Я и забыл об этом, когда был на посту CEO и отклонил идею домашнего компьютинга вообще. Один из наших молодых инженеров тогда пришел ко мне с идеей компьютера для дома. Я сказал, что это занятно, но для чего он будет использоваться дома? Он смог придумать только, что домохозяйка сможет там держать рецепты и вычислять для них подходящие пропорции. И я решил, что это не слишком мощное приложение и что Intel пока нет смысла заниматься персональным компьютером.
Вопрос: Как вы оцениваете развитие компьютерной индустрии за истекшие 40 лет?
Ответ: В общем, компьютерная индустрия сделала «отличную работу» за все эти годы. Например, в моем офисе уже давно находилась кремниевая пластина с надписью «100% выход годных кристаллов» (и наверное, у Intel сейчас таких пластин немало), хотя в пору написания первой статьи в 1965 году это было нереально. С другой стороны, некоторые программные интерфейсы, например, от Microsoft, заслуживают критики. Впихивая всё больше возможностей и функций приложения, программисты могут на самом деле двигаться назад, а не вперед. Мне определённо хочется иметь более простой интерфейс, хотя я не знаю, на что он должен походить.
Вопрос: Как Вы относитесь к нанотехнологиям и их перспективам заменить кремниевые технологии? И сколько ещё будет действовать закон Мура?
Ответ: Здесь я скептик. В кремниевые технологии вложена уйма денег, которых пока нет у нанотехнологий. Я не хочу сказать, чтонанотехнологии не имеют феноменального потенциала. Я думаю, что есть много мест, где они дадут большой вклад (сенсоры, биология, MEMS), но я не думаю, что замена электронных схем – одно из них. По крайней мере, не в течение ближайшего времени и не в отношении массовых микросхем. Есть большая разница между тем, чтобы сделать один тонкий транзистор или миллиард их вместе для реализации заданных функций. Впрочем, наши современные микросхемы производятся по технологиям, которые тоже можно назвать нанотехнологиями. Закон Мура продержится ещё лет 10-20, пока мы не подойдем вплотную к атомарному пределу.
Вопрос: Какой компьютер Вы используете сегодня и меняете ли Вы его каждые 18 месяцев?
Ответ: У меня компьютер на Centrino. На самом деле, цикл замены компьютеров в Intel – 2-3 года, и я до сих пор в этом участвую.
Вопрос: Впервые Intel возглавит человек, не имеющий научной степени (Ph.D.; имеется ввиду Пол Отеллини, который скоро сменит Крейга Барретта). Изменит ли это культуру компании?
Ответ: Я так не думаю. Pan Odaleny, как я неправильно произносил его имя почти 30 лет, определённо более технически компетентен в этой области, чем я или Энди Гроув когда-либо были. И тот факт, что у него не техническое образование, не является недостатком после 30 лет его работы в этой индустрии.
Вопрос: Что вы думаете по поводу искусственного интеллекта?
Ответ: Компьютеры в том виде, в котором они сегодня созданы, не могут приблизиться к тому, чтобы заменить человеческий разум, потому что они были с самого начала спроектированы для обращения с информацией по-другому. Ученым следует более ясно постичь, как работает разум, и только затем спроектировать компьютер на манер подражания ему. Думаю, что сейчас компьютеры развиваются по неправильному пути, пытаясь подменить человеческий рассудок. Тем не менее, они могут имитировать части человеческого рассудка, такие как способность распознавать язык и различать, когда человек говорит «two» или «too». Думаю, что когда компьютер станет хорошо распознавать речь, это кардинально изменить модели использования компьютеров в нашей жизни. Но этот уровень интеллекта станет доступен через 10, а то и через 50 лет.
Вопрос: Могли бы Вы сформулировать новый закон развития индустрии на следующие 40 лет?
Ответ: Нет, я уже несколько лет не нахожусь так близко к современной компьютерной индустрии, как был когда-то, поэтому не совсем в курсе самых последних достижений, чтобы делать подобные прогнозы. Думаю, что останусь почивать на лаврах своего прежнего закона.
Чиплеты помогут восстановить закон Мура. К 2024 году на рынке полупроводников их доля составит почти $6 млрд
Закон Мура, возможно, не умер, но в свои 55 определённо чувствует возраст. Темпы роста производства полупроводников в последние годы замедляются. Однако появился новый подход к дизайну и интеграции полупроводников: чиплет, который обещает помочь восстановить индустрию микросхем до её исторического уровня развития.
По данным Omdia, мировой рынок процессорных микросхем, использующих микросхемы в производстве, достигнет $5,8 млрд в 2024 году, увеличившись в девять раз по сравнению с 2018 годом (тогда ёмкость рынка составляла $645 млн).
Восстановление закона Мура
Закон Мура гласит, что количество транзисторов, которые можно разместить на одном кремниевом чипе, удваивается каждые два года из-за постоянного развития технологии производства полупроводников. Однако в последние годы темпы удвоения замедлились примерно до двух с половиной лет, поскольку процессы производства полупроводников столкнулись с физическими ограничениями при чрезвычайно малых размерах.
Микрочипы эффективно обходят закон Мура, заменяя одну кремниевую матрицу несколькими маленькими, которые работают вместе в унифицированном пакетном решении. Этот подход обеспечивает гораздо больше кремния для добавления транзисторов по сравнению с монолитным микрочипом. Микросхемы позволят вернуться к двухлетнему циклу удвоения, который лежал в основе экономики полупроводникового бизнеса с 1965 года.
«Когда пионер полупроводников Гордон Мур впервые опубликовал теорию о продвижении полупроводников, он представил ключевой ориентир прогнозирования, который установил цикл разработки для всей технологической отрасли, – говорит Том Хакенберг, главный аналитик встраиваемых процессоров в Omdia. – От разработчиков программного обеспечения до разработчиков систем и технических инвесторов – каждый на протяжении десятилетий рассчитывал на двухлетний график, определённый законом Мура. С появлением новых чиплетов полупроводниковый бизнес и те, которые зависят от него, получают возможность вернуться к привычному темпу прогресса».
Чиплеты получают теплый приём от поставщиков микропроцессоров
«Чтобы оставаться конкурентоспособными, производители MPU должны всегда придерживаться передовых технологий производства полупроводников, – уверен Хакенберг. – Эти компании больше всего могут потерять, если закон Мура замедлится. Из-за этого эти компании являются одними из первых, кто внедряет чиплеты, и, вероятно, они будут основными участниками усилий по их стандартизации».
Поставщики MPU, такие как Intel и AMD, являются первыми новаторами, создающими запатентованные передовые упаковочные чиплеты. Intel также является членом фонда Open Compute Project, Open Domain-Specific Architecture (OCP ODSA), который содействует разработке стандартов и технологий.
Ожидается, что с ранним внедрением MPU вычислительный сегмент станет к 2024 году доминирующим рынком примений для микросхем. Компьютерные вычисления обеспечат 96% дохода в 2020 году и 92% к 2024 году.
К 2035 году выручка от производства чиплетов составит $57 млрд
В долгосрочной перспективе Omdia ожидает, что выручка от производства чиплетов продолжит расти и к 2035 году достигнет $57 млрд.
Во многом этот рост будет обусловлен чиплетами, которые являются гетерогенными, то есть объединяющими различные элементы обработки: интегрированная графика, механизмы безопасности, ускоренный искусственный интеллект (AI), маломощные контроллеры Интернета вещей (IoT) и др.
«Чиплеты не могут в одиночку сохранить закон Мура, но они представляют собой инновационный подход, который поможет продвигать инновационные технологии, новые стратегии дизайна и материалы», – добавляет Хакенберг.
Пресс-релиз Omdia
Рост числа транзисторов в чипах продолжает следовать закону Мура
Препятствия на пути развития полупроводникового производства уже напоминают не барьеры, а высоченные стены. И всё же отрасль шаг за шагом движется вперёд, следуя выведенному 55 лет назад эмпирическому закону Гордона Мура. Пусть с оговорками, но число транзисторов в чипах продолжает удваиваться каждые два года.
Чтобы не быть голословными аналитики компании IC Insights опубликовали отчёт о состоянии рынка полупроводников в 2020 году. Отчёт включает историю развития основных рынков с 71 года: памяти DRAM, памяти NAND-флеш, микропроцессоров и графических процессоров.
Аналитики отмечают, что за последние 10–15 лет такие факторы, как энергопотребление и ограничения масштабирования начали сильно влиять на темпы роста числа транзисторов в некоторых интегральных продуктах. Но в целом новые разработки и новые подходы к проектированию и производству чипов позволяют рассчитывать на дальнейшее сохранение закона Мура.
Так, количество транзисторов в микросхемах оперативной памяти DRAM в начале 2000-х годов увеличивалось со средней скоростью примерно на 45 % в год, но с 2016 года замедлилось до 20 % в год после появления 16-Гбит кристаллов памяти компании Samsung. Стандарт DDR5, который все еще дорабатывается JEDEC, будет включать в себя монолитные устройства объёмом 24 Гбит, 32 Гбит и 64 Гбит, а это новый рывок вперёд.
Ежегодный рост плотности флеш-памяти до 2012 года оставался на уровне 55–60 % в год, но с тех пор снизился до 30–35 % в год. Для планарных кристаллов флеш-памяти наивысшая плотность составила 128 Гбит (данные по январь 2020 года). Зато максимальная плотность чипа 3D NAND достигла 1,33 Тбит для 96-слойной памяти с записью четырёх бит в каждую ячейку (QLC). До конца года обещают появиться 1,5-Тбит 128-слойные микросхемы, с последующим ростом ёмкости до 2 Тбит.
Количество транзисторов в микропроцессорах Intel для ПК до 2010 года росло примерно на 40 % в год, но в последующие годы этот показатель снизился вдвое. Количество транзисторов продолжает расти в серверных процессорах компании. Этот рост приостановился в середине-конце 2000-х годов, но затем снова продолжился со скоростью около 25 % в год. Intel перестала раскрывать детали подсчета транзисторов в 2017 году.
Количество транзисторов в прикладных процессорах компании Apple в смартфонах iPhone и планшетах iPad с 2013 года увеличивалось на 43 % в год. Этот показатель включает в себя данные о процессоре A13 с его 8,5 миллиардами транзисторов. Ожидается, что в первой половине 2020 года Apple представит iPad Pro на базе нового процессора A13X.
Высокопроизводительные графические процессоры компании NVIDIA имеют предельно высокое количество транзисторов. В отличие от микропроцессоров, графические процессоры с их высочайшей степенью архитектурного параллелизма не содержат значительного объема кеш-памяти, что оставляет очень много места для логики (транзисторов). Дальнейший акцент компании на ускорители для машинного обучения и ИИ только подогреет данную тенденцию.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Закон Мура жив – Ведомости
За свою 35-летнюю карьеру в полупроводниковой индустрии я слышал о смерти закона Мура чаще, чем о чем-либо еще. Но он все еще жив и чувствует себя отлично», – говорил недавно Брайан Кржанич, генеральный директор Intel. Разработав новый чип по технологии 5 нанометров (нм), IBM вновь отложила смерть этого закона.
Гордон Мур, один из основателей Intel, в 1965 г. впервые оформил итоги наблюдения за индустрией в законе: благодаря развитию технологии каждый год число транзисторов в микросхемах будет удваиваться. Позже он уточнил свой прогноз – с 1980 г. удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года. Позже от этого закона родилось множество ответвлений, в частности самое известное: об удвоении производительности процессоров каждые 18 месяцев.
Так и происходило, хотя и сам Мур умудрился пару раз предсказать смерть своего закона. В середине 1990-х он сообщил, что вскоре экономические реалии начнут препятствовать росту технологического прогресса. В самом деле, одна из вариаций закона Мура гласила, что стоимость фабрик по производству микрочипов будет расти экспоненциально. Однако к концу десятилетия стало ясно, что технологический прогресс ведет к росту производительности труда и, следовательно, экономики, и закон продолжил действовать.
Десять лет назад Мур предупредил: невозможно бесконечно уменьшать размеры электронных схем, существуют естественные ограничения, связанные с атомарной природой вещества и скоростью света. Рубежом считался технологический процесс в 10 нм. Но два года назад IBM представила прототип процессора, созданный по технологии 7 нм, а на этой неделе – уже 5-нанометровый чип, созданный вместе с ее партнерами GlobalFoundries и Samsung. При том же энергопотреблении он на 40% более производителен, чем 7-нанометровый чип, что дает четырехкратное сокращение потребления электроэнергии при сохранении эффективности.
Получить такие результаты позволил технологический прорыв – новая пространственная структура транзисторов. За десятилетия, пока закон Мура остается непоколебим, мир вокруг нас неузнаваемо изменился, и новый технологический прорыв обещает нам, что как минимум в ближайшие годы эти изменения продолжатся.
Рано или поздно эта гонка, конечно, завершится. Но и достигнутые за последние полстолетия результаты впечатляют. В выпущенном в 1971 г. первом коммерческом 4-битном процессоре Intel 4004 было 2300 транзисторов. Спустя 45 лет, в 2016 г., Intel выпустила 24-ядерный процессор Xeon Broadwell-WS, в котором было 5,7 млрд транзисторов, он выпускается по технологии 14 нм. Представленный два года назад IBM 7-нанометровый чип содержал 20 млрд транзисторов, а в нынешнем 5-нанометровом их уже 30 млрд.
Между тем в России обсуждается возможность начала производства чипов по технологии 28 нм. В этой отрасли, возможно, мы отстали чуть меньше чем навсегда, но не ясно, стоит ли вообще России включаться в эту гонку за нанометрами. Возможно, гораздо более мудрым будет оглядеться и направить свои усилия на развитие технологий, которые могут прийти на смену кремниевым процессорам?
Наука в Сибири | Может ли перестать выполняться закон Мура?
Отвечает:
старший научный сотрудник Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН кандидат физико-математических наук Дамир Ревинирович Исламов
Скажите, пожалуйста, может ли наступить такая точка в развитии технологий, когда закон Мура больше не будет выполняться? При каких условиях это может произойти?
Закон Мура — противоречивая тема, потому что он является не законом природы, а эмпирическим наблюдением некоторых фактов из истории одной конкретной компании, экстраполированном на будущий прогресс всей отрасли. Собственно, популярность закона Мура неразрывно связана с маркетологами Intel, которые сделали его своим знаменем и много лет толкали индустрию вперед, заставляя ее соответствовать закону Мура там, где, возможно, стоило бы немного подождать.
На самом деле, вопрос очень интересный, и не имеет простого ответа. Всё зависит от того, в какой интерпретации закона Мура рассматривать развитие технологий. Напомню, что в 1965 году химик Гордон Мур, работавший тогда директором по НИОКР в фирме «Fairchild Semiconductor», написал внутренний доклад «Будущее интегральной электроники» с графиком, соединяющим 5 точек и связывающим число компонентов интегральных схем и их минимальную цену для периода 1959–1964, и предсказанием развития на следующие 10 лет.
Это предсказание основывалось на том, что число компонентов на кристалле будет продолжать удваиваться каждый год. Чуть позже, 19 апреля 1965 г., отредактированная версия появилась в виде статьи в журнале «Electronics». Это наблюдение получило название «закон Мура» (титул закона ей дал информатик Карвер Мид в 1980 г.). В 1975 году на ежегодной встрече Международной организации инженеров-электронщиков (IEEE) Гордон Мур, будучи президентом и исполнительным директором «Intel», указал, что увеличение диаметра пластин, успехи в технологических процессах и «поумнение схем и устройств» позволило продолжиться прогнозу. Также Мур скорректировал свою закономерность до удвоения каждые 2 года, добавив в последние данные большую долю микропроцессоров как наиболее сложных логических схем. Предсказание оказалось самоподдерживающимся: теперь Гордон Мур уже не наносит на свой график очередные достижения, зато многочисленные фирмы (и, конечно, сама «Intel») до сих пор стараются идти в ногу с прогрессией (справедливости ради следует отметить, что последние 20 лет этим занимаются не инженеры, а исключительно маркетологи).
Рост числа транзисторов на кристалле напрямую связан с используемой технологическом процессе полупроводникового производства проектной нормой — линейным размером разрешающей способности (в мкм и нм) применяемого литографического оборудования. Ранние техпроцессы обозначались «xx мкм» (xx микрон), где xx сперва обозначало техническое разрешение литографического оборудования, затем стало обозначать длину затвора транзистора, полушаг линий металла и ширину линий металла. Типичные размеры металлизации и расстояния между элементами при переходе от 90 нм до примерно 28 нм уменьшались пропорционально уменьшению цифры проектных норм, то есть типовой размер следующего поколения составлял 0,7 от предыдущего (чтобы, согласно закону Мура, получить двукратное уменьшение площади). Одновременно с этим длина канала уменьшалась в лучшем случае как 0,9 от предыдущего поколения, а эффективная длина канала практически не менялась вовсе.
В итоге маркетологам стало все сложнее рисовать картину соответствия прогресса технологии закону Мура, поскольку спуститься ниже 25—20 нм без технологического прорыва не получалось. Поэтому пришлось искать новый способ «вычисления» проектной нормы. Этот способ был найден: в индустрии для оценки плотности упаковки использовалась площадь шеститранзисторной ячейки памяти — самого популярного строительного блока микропроцессоров. Именно из таких ячеек обычно состоит кэш-память и регистровый блок, которые могут занимать пол кристалла, а схему и топологию шеститранзисторной ячейки всегда тщательно выверяют до предела. Переход в подложкам типа кремний-на-изоляторе позволил «уменьшить» обычный плоский транзистор до уровня 14—16 нм. Дальнейшее уменьшение проектной нормы потребовало внедрить новое решение – объёмные FinFET транзисторы. Геометрическая длина канала в 16 нм FinFET транзистора больше, чем 20—25 нм. Однако минимальный имеющийся в этих транзисторах размер — это не длина канала, а ширина плавника (от англ. Fin — плавник), составляющая всего (!) 8 нм. То есть маркетологи, привязавшись к размерам ячейки памяти, обманули сами себя, и теперь вынуждены озвучивать цифру больше, чем могли бы.
Что дальше? Никто не знает. Попытки внедрения в производство пластин диаметром 450 миллиметров и EUV-литографии до сих пор не увенчались успехом. Однако согласно используемой методики измерения проектной нормы, её дальнейшая прогрессия, и значит и следование закону Мура, может быть достигнуто переходом от плоских, планарных схем к трёхмерным. Такое развитие активно демонстрируется при производстве терабитных кристаллов флэш-памяти. Например, Samsung Electronics уже выпускает твердотельные накопители (SSD) на базе 32-х, 48-и и 64-х слойных микросхем NAND-памяти. Активно разрабатываются концепты вертикальных транзисторов (V-FET) на основе углеродных, германиевых и кремниевых нанотрубок. Директор TSMC Марк Лиу назвал наиболее перспективным направлением развития микроэлектроники не уменьшение размеров транзисторов, а 3D-интеграцию. В связи с этим можно сказать, что закон Мура как закон уменьшения размеров транзисторов, прекратил своё выполнение. Однако его первоначальная формулировка — «количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца» — всё ещё актуальна.
Есть ещё одна формулировка закона Мура, она связана с прогнозом Давида Хауса из Intel, согласно которому производительность процессоров удваивается каждые 18 месяцев из-за сочетания роста количества транзисторов и быстродействия каждого из них. В соответствии с такой трактовкой, после 2020 года производительность микропроцессоров должна достичь уровня мозга живого объекта, а к 2045 году вообще превысить ментальную (мозговую) производительность всего человечества на Земле. В связи с этим наиболее перспективным путём развития электроники видится внедрение новых физических принципов, например квантовые либо нейроморфные вычисления с другой архитектурой. Как будут развиваться новые технологии, покажет время.
Фото с сайта pixabay.com
Поделись с друзьями:
Определение закона Мура
Что такое закон Мура?
Закон Мура основан на представлении Мура о том, что количество транзисторов в микрочипе удваивается каждые два года, хотя стоимость компьютеров снижается вдвое. Закон Мура гласит, что мы можем ожидать, что скорость и возможности наших компьютеров будут увеличиваться каждые пару лет, и мы будем платить за них меньше. Другой принцип закона Мура утверждает, что этот рост является экспоненциальным.
Ключевые выводы
- Закон Мура гласит, что количество транзисторов на микрочипе удваивается примерно каждые два года, хотя стоимость компьютеров снижается вдвое.
- В 1965 году Гордон Э. Мур, соучредитель Intel, сделал это наблюдение, которое стало законом Мура.
- Другой принцип закона Мура гласит, что рост микропроцессоров экспоненциальный.
Смотрите сейчас: что такое закон Мура?
Понимание закона Мура
В 1965 году Гордон Э. Мур – соучредитель Intel (NASDAQ: INTC) – постулировал, что количество транзисторов, которые можно разместить в данной единице пространства, будет удваиваться примерно каждые два года.Однако сегодня удвоение количества установленных транзисторов на кремниевых микросхемах происходит быстрее, чем каждые два года.
Фон
Гордон Мур не называл свое наблюдение «законом Мура» и не стремился создать «закон». Мур сделал это заявление, заметив новые тенденции в производстве микросхем в Intel. В конце концов, прозрение Мура превратилось в предсказание, которое, в свою очередь, стало золотым правилом, известным как закон Мура.
От предсказания к истине
В течение десятилетий, последовавших за первоначальным наблюдением Гордона Мура, закон Мура руководил полупроводниковой промышленностью в долгосрочном планировании и установлении целей для исследований и разработок (НИОКР).Закон Мура был движущей силой технологических и социальных изменений, производительности и экономического роста, которые являются отличительными чертами конца двадцатого и начала двадцать первого веков.
Закон Мура подразумевает, что компьютеры, машины, работающие на компьютерах, и вычислительная мощность со временем становятся меньше, быстрее и дешевле, поскольку транзисторы на интегральных схемах становятся более эффективными.
Закон Мура в действии: ты и я
Возможно, вы испытывали (как и я) необходимость покупать новый компьютер или телефон чаще, чем вы хотели – , скажем, каждые два-четыре года – либо потому, что он был слишком медленным, не запускал новый приложение или по другим причинам.Это хорошо известный всем нам феномен закона Мура.
Почти 60 лет; Все еще сильный
Спустя более 50 лет мы ощущаем долговременное влияние и преимущества закона Мура во многих отношениях.
Вычислительная техника
По мере того как транзисторы в интегральных схемах становятся более эффективными, компьютеры становятся меньше и быстрее. Чипы и транзисторы – это микроскопические структуры, которые содержат молекулы углерода и кремния, которые идеально выровнены, чтобы быстрее перемещать электричество по цепи.Чем быстрее микрочип обрабатывает электрические сигналы, тем эффективнее становится компьютер. Стоимость более мощных компьютеров ежегодно снижается, отчасти из-за более низких затрат на рабочую силу и снижения цен на полупроводники.
Электроника
Практически все аспекты высокотехнологичного общества выигрывают от закона Мура в действии. Мобильные устройства, такие как смартфоны и компьютерные планшеты, не работали бы без крошечных процессоров; как и видеоигры, электронные таблицы, точные прогнозы погоды и системы глобального позиционирования (GPS).
Выгода для всех секторов
Более того, меньшие и более быстрые компьютеры улучшают транспорт, здравоохранение, образование и производство энергии – это лишь некоторые из отраслей, которые достигли прогресса благодаря возросшей мощности компьютерных микросхем.
Грядущий конец закона Мура
Эксперты сходятся во мнении, что компьютеры должны достичь физических пределов закона Мура в какой-то момент в 2020-х годах. Высокие температуры транзисторов в конечном итоге сделают невозможным создание схем меньшего размера.Это связано с тем, что для охлаждения транзисторов требуется больше энергии, чем количество энергии, которое уже проходит через транзисторы. В интервью 2007 года сам Мур признал, что «… тот факт, что материалы состоят из атомов, является фундаментальным ограничением и это не так уж и далеко … Мы сталкиваемся с некоторыми довольно фундаментальными ограничениями, поэтому в один прекрасный день нам придется перестать делать вещи меньше “.
На связи, навсегда наделены полномочиями?
Видение бесконечно уполномоченного и взаимосвязанного будущего приносит как проблемы, так и преимущества.Уменьшение размеров транзисторов способствовало развитию вычислительной техники на протяжении более полувека, но вскоре инженеры и ученые должны найти другие способы сделать компьютеры более функциональными. Вместо физических процессов, приложения и программное обеспечение могут помочь повысить скорость и эффективность компьютеров. Облачные вычисления, беспроводная связь, Интернет вещей (IoT) и квантовая физика могут сыграть роль в будущем компьютерных инноваций.
Несмотря на растущую озабоченность по поводу конфиденциальности и безопасности, преимущества все более умных вычислительных технологий могут помочь нам сохранить здоровье, безопасность и продуктивность в долгосрочной перспективе.
Создание невозможного?
Возможно, идея о приближении закона Мура к своей естественной смерти наиболее болезненно присутствует в самих производителях микросхем; поскольку эти компании обременены задачей создания все более мощных микросхем, несмотря на реальные физические трудности. Даже Intel конкурирует сама с собой и со своей отраслью, чтобы создать то, что в конечном итоге может оказаться невозможным.
В 2012 году с его 22-нанометровым процессором Intel смогла похвастаться наличием самых маленьких и передовых транзисторов в мире в серийном продукте.В 2014 году Intel выпустила еще более компактный и более мощный 14-нм чип; и сегодня компания изо всех сил пытается вывести на рынок свой 10-нм чип.
Для перспективы: один нанометр – это одна миллиардная метра, меньше длины волны видимого света. Диаметр атома составляет от 0,1 до 0,5 нанометра.
Часто задаваемые вопросы
Что такое закон Мура?
В 1965 году Джордж Мур утверждал, что примерно каждые два года количество транзисторов на микрочипах будет удваиваться.Это явление, обычно называемое законом Мура, предполагает, что вычислительный прогресс со временем станет значительно быстрее, меньше и эффективнее. Закон Мура, широко известный как одна из отличительных теорий XXI века, имеет важные последствия для будущего технического прогресса – наряду с его возможными ограничениями.
Как закон Мура повлиял на вычисления?
Закон Мура оказал прямое влияние на развитие вычислительной мощности.В частности, это означает, что транзисторы в интегральных схемах стали быстрее. Транзисторы проводят электричество, которые содержат молекулы углерода и кремния, которые ускоряют прохождение электричества по цепи. Чем быстрее интегральная схема проводит электричество, тем быстрее работает компьютер.
Закон Мура подходит к концу?
По мнению экспертов, действие закона Мура истечет где-то в 2020-х годах. Это означает, что компьютеры, по прогнозам, достигнут своих пределов, потому что транзисторы не смогут работать в меньших схемах при все более высоких температурах.Это связано с тем, что для охлаждения транзисторов потребуется больше энергии, чем энергия, которая проходит через сам транзистор.
Страница не найдена
- Образование
Общий
- Словарь
- Экономика
- Корпоративные финансы
- Рот ИРА
- Акции
- Паевые инвестиционные фонды
- ETFs
- 401 (к)
Инвестирование / Торговля
- Основы инвестирования
- Фундаментальный анализ
- Управление портфелем ценных бумаг
- Основы трейдинга
- Технический анализ
- Управление рисками
- Рынки
Новости
- Новости компании
- Новости рынков
- Торговые новости
- Политические новости
- Тенденции
Популярные акции
- Яблоко (AAPL)
- Тесла (TSLA)
- Amazon (AMZN)
- AMD (AMD)
- Facebook (FB)
- Netflix (NFLX)
- Симулятор
- Твои деньги
Личные финансы
- Управление благосостоянием
- Бюджетирование / экономия
- Банковское дело
- Кредитные карты
- Домовладение
- Пенсионное планирование
- Налоги
- Страхование
Обзоры и рейтинги
- Лучшие онлайн-брокеры
- Лучшие сберегательные счета
- Лучшие домашние гарантии
- Лучшие кредитные карты
- Лучшие личные займы
- Лучшие студенческие ссуды
- Лучшее страхование жизни
- Лучшее автострахование
- Советники
Ваша практика
- Управление практикой
- Продолжая образование
- Карьера финансового консультанта
- Инвестопедия 100
Управление благосостоянием
- Портфолио Строительство
- Финансовое планирование
- Академия
Популярные курсы
- Инвестирование для начинающих
- Станьте дневным трейдером
- Торговля для начинающих
- Технический анализ
Курсы по темам
- Все курсы
- Курсы трейдинга
- Курсы инвестирования
- Финансовые профессиональные курсы
Представлять на рассмотрение
Извините, страница, которую вы ищете, недоступна.Вы можете найти то, что ищете, используя наше меню или параметры поиска.
дом- О нас
- Условия эксплуатации
- Словарь
- Редакционная политика
- Рекламировать
- Новости
- Политика конфиденциальности
- Свяжитесь с нами
- Карьера
- Уведомление о конфиденциальности Калифорнии
- #
- А
- B
- C
- D
- E
- F
- грамм
- ЧАС
- я
- J
- K
- L
- M
- N
- О
- п
- Q
- р
- S
- Т
- U
- V
- W
- Икс
- Y
- Z
Страница не найдена
- Образование
Общий
- Словарь
- Экономика
- Корпоративные финансы
- Рот ИРА
- Акции
- Паевые инвестиционные фонды
- ETFs
- 401 (к)
Инвестирование / Торговля
- Основы инвестирования
- Фундаментальный анализ
- Управление портфелем ценных бумаг
- Основы трейдинга
- Технический анализ
- Управление рисками
- Рынки
Новости
- Новости компании
- Новости рынков
- Торговые новости
- Политические новости
- Тенденции
Популярные акции
- Яблоко (AAPL)
- Тесла (TSLA)
- Amazon (AMZN)
- AMD (AMD)
- Facebook (FB)
- Netflix (NFLX)
- Симулятор
- Твои деньги
Личные финансы
- Управление благосостоянием
- Бюджетирование / экономия
- Банковское дело
- Кредитные карты
- Домовладение
- Пенсионное планирование
- Налоги
- Страхование
Обзоры и рейтинги
- Лучшие онлайн-брокеры
- Лучшие сберегательные счета
- Лучшие домашние гарантии
- Лучшие кредитные карты
- Лучшие личные займы
- Лучшие студенческие ссуды
- Лучшее страхование жизни
- Лучшее автострахование
- Советники
Ваша практика
- Управление практикой
- Продолжая образование
- Карьера финансового консультанта
- Инвестопедия 100
Управление благосостоянием
- Портфолио Строительство
- Финансовое планирование
- Академия
Популярные курсы
- Инвестирование для начинающих
- Станьте дневным трейдером
- Торговля для начинающих
- Технический анализ
Курсы по темам
- Все курсы
- Курсы трейдинга
- Курсы инвестирования
- Финансовые профессиональные курсы
Представлять на рассмотрение
Извините, страница, которую вы ищете, недоступна.Вы можете найти то, что ищете, используя наше меню или параметры поиска.
дом- О нас
- Условия эксплуатации
- Словарь
- Редакционная политика
- Рекламировать
- Новости
- Политика конфиденциальности
- Свяжитесь с нами
- Карьера
- Уведомление о конфиденциальности Калифорнии
- #
- А
- B
- C
- D
- E
- F
- грамм
- ЧАС
- я
- J
- K
- L
- M
- N
- О
- п
- Q
- р
- S
- Т
- U
- V
- W
- Икс
- Y
- Z
Страница не найдена
- Образование
Общий
- Словарь
- Экономика
- Корпоративные финансы
- Рот ИРА
- Акции
- Паевые инвестиционные фонды
- ETFs
- 401 (к)
Инвестирование / Торговля
- Основы инвестирования
- Фундаментальный анализ
- Управление портфелем ценных бумаг
- Основы трейдинга
- Технический анализ
- Управление рисками
- Рынки
Новости
- Новости компании
- Новости рынков
- Торговые новости
- Политические новости
- Тенденции
Популярные акции
- Яблоко (AAPL)
- Тесла (TSLA)
- Amazon (AMZN)
- AMD (AMD)
- Facebook (FB)
- Netflix (NFLX)
- Симулятор
- Твои деньги
Личные финансы
- Управление благосостоянием
- Бюджетирование / экономия
- Банковское дело
- Кредитные карты
- Домовладение
- Пенсионное планирование
- Налоги
- Страхование
Обзоры и рейтинги
- Лучшие онлайн-брокеры
- Лучшие сберегательные счета
- Лучшие домашние гарантии
- Лучшие кредитные карты
- Лучшие личные займы
- Лучшие студенческие ссуды
- Лучшее страхование жизни
- Лучшее автострахование
- Советники
Ваша практика
- Управление практикой
- Продолжая образование
- Карьера финансового консультанта
- Инвестопедия 100
Управление благосостоянием
- Портфолио Строительство
- Финансовое планирование
- Академия
Популярные курсы
- Инвестирование для начинающих
- Станьте дневным трейдером
- Торговля для начинающих
- Технический анализ
Курсы по темам
- Все курсы
- Курсы трейдинга
- Курсы инвестирования
- Финансовые профессиональные курсы
Представлять на рассмотрение
Извините, страница, которую вы ищете, недоступна.Вы можете найти то, что ищете, используя наше меню или параметры поиска.
дом- О нас
- Условия эксплуатации
- Словарь
- Редакционная политика
- Рекламировать
- Новости
- Политика конфиденциальности
- Свяжитесь с нами
- Карьера
- Уведомление о конфиденциальности Калифорнии
- #
- А
- B
- C
- D
- E
- F
- грамм
- ЧАС
- я
- J
- K
- L
- M
- N
- О
- п
- Q
- р
- S
- Т
- U
- V
- W
- Икс
- Y
- Z
Мы не готовы к отмене закона Мура
Аргумент Мура был экономическим. Интегральные схемы с несколькими транзисторами и другими электронными устройствами, соединенными металлическими алюминиевыми линиями на крошечном квадрате кремниевой пластины, были изобретены несколькими годами ранее Робертом Нойсом из Fairchild Semiconductor. Мур, директор по исследованиям и разработкам компании, понял, как он писал в 1965 году, что с этими новыми интегральными схемами «стоимость компонента почти обратно пропорциональна количеству компонентов.«Это была прекрасная сделка – теоретически, чем больше транзисторов вы добавили, тем дешевле становился каждый из них. Мур также увидел, что есть много возможностей для инженерного прогресса, чтобы увеличить количество транзисторов, которые можно было бы по доступной цене и надежно установить на микросхеме.
Вскоре эти более дешевые и мощные микросхемы станут тем, что экономисты любят называть технологией общего назначения – настолько фундаментальной, что порождают всевозможные другие инновации и достижения во многих отраслях. Несколько лет назад ведущие экономисты считали, что информационные технологии, ставшие возможными благодаря интегральным схемам, обеспечили треть роста производительности в США с 1974 года.Почти все технологии, которые нас интересуют, от смартфонов до дешевых ноутбуков и GPS, являются прямым отражением прогнозов Мура. Это также способствовало сегодняшним открытиям в области искусственного интеллекта и генетической медицины, давая методам машинного обучения возможность перебирать огромные объемы данных в поисках ответов.
Но как простое предсказание, основанное на экстраполяции графика количества транзисторов по годам – графика, в котором в то время было всего несколько точек данных – привело к полувековому прогрессу? Отчасти, по крайней мере, потому, что так решила полупроводниковая промышленность.
Апрельский журнал Electronics Magazine 1965 года, в котором появилась статья Мура.Wikimedia
Мур писал, что «втискивание большего количества компонентов в интегральные схемы» (название его статьи 1965 г.) «приведет к таким чудесам, как домашние компьютеры – или, по крайней мере, терминалы, подключенные к центральному компьютеру – автоматическое управление автомобилями и персональные компьютеры». портативное коммуникационное оборудование ». Другими словами, придерживайтесь его «дорожной карты» по вжиманию все большего количества транзисторов в микросхемы, и это приведет вас в землю обетованную.И в последующие десятилетия процветающая промышленность, правительство и армии академических и промышленных исследователей вкладывали деньги и время в соблюдение закона Мура, создавая самореализующееся пророчество, которое продвигало прогресс со сверхъестественной точностью. Хотя темпы прогресса в последние годы снизились, самые современные микросхемы сегодня содержат почти 50 миллиардов транзисторов.
Ежегодно, начиная с 2001 года, MIT Technology Review выбирает 10 самых важных прорывных технологий года.Это список технологий, которые почти без исключения возможны только благодаря достижениям в вычислениях, описанным законом Мура.
Для некоторых пунктов в списке этого года связь очевидна: потребительские устройства, включая часы и телефоны, наполненные искусственным интеллектом; объяснение изменения климата стало возможным благодаря усовершенствованному компьютерному моделированию и данным, собранным из всемирных систем мониторинга атмосферы; и дешевые спутники размером с пинту. Другие в списке, включая квантовое превосходство, молекулы, обнаруженные с помощью ИИ, и даже средства против старения и гиперперсонализированные лекарства, во многом связаны с вычислительной мощностью, доступной исследователям.
Но что произойдет, когда закон Мура неизбежно закончится? Или что, если, как некоторые подозревают, он уже умер, а мы уже работаем на парах величайшего технологического двигателя нашего времени?
RIP
«Все кончено. В этом году это стало действительно ясно », – говорит Чарльз Лейзерсон, ученый-компьютерщик из Массачусетского технологического института и пионер параллельных вычислений, в которых несколько вычислений выполняются одновременно. Новейший завод Intel, предназначенный для создания чипов с минимальным размером элементов 10 нанометров, был сильно задержан, поставив чипы в 2019 году, через пять лет после предыдущего поколения чипов с 14-нанометровыми характеристиками.Закон Мура, по словам Лейзерсона, всегда касался скорости прогресса, и «мы больше не на этой скорости». Многие другие известные компьютерные ученые также объявили закон Мура мертвым в последние годы. В начале 2019 года с этим согласился генеральный директор крупного производителя микросхем Nvidia.
По правде говоря, это был скорее постепенный спад, чем внезапная смерть. На протяжении десятилетий некоторые, в том числе и сам Мур, беспокоились о том, что могут видеть конец в поле зрения, поскольку становилось все труднее делать все меньшие и меньшие транзисторы.В 1999 году исследователь Intel выразил беспокойство по поводу того, что цель отрасли сделать к 2005 году транзисторы меньше 100 нанометров столкнулась с фундаментальными физическими проблемами, «не имеющими известных решений», такими как квантовые эффекты блуждающих электронов там, где их не должно быть.
В течение многих лет индустрии микросхем удавалось избегать этих физических препятствий. Были представлены новые конструкции транзисторов, чтобы лучше удерживать электроны. Новые методы литографии с использованием экстремального ультрафиолетового излучения были изобретены, когда длины волн видимого света были слишком толстыми, чтобы точно вырезать кремниевые элементы размером всего несколько десятков нанометров.Но прогресс становился все дороже. Экономисты из Стэнфорда и Массачусетского технологического института подсчитали, что объем исследований, направленных на поддержку закона Мура, с 1971 года увеличился в 18 раз.
Точно так же предприятия, производящие самые современные микросхемы, становятся непомерно дорогими. Стоимость фабрики растет примерно на 13% в год и, как ожидается, к 2022 году достигнет 16 миллиардов долларов или более. Не случайно количество компаний, планирующих производить чипы следующего поколения, сейчас сократилось до трех. с восьми в 2010 году и 25 в 2002 году.
На поиск преемников сегодняшних кремниевых чипов потребуются годы исследований. Если вы беспокоитесь о том, что заменит закон Мура, пора паниковать.
Тем не менее, Intel – один из этих трех производителей микросхем – не ожидает похорон закона Мура в ближайшее время. Джим Келлер, возглавивший Intel по разработке кремния в 2018 году, – это человек, который должен поддерживать его жизнь. Он возглавляет команду из около 8000 инженеров по аппаратному обеспечению и разработчиков микросхем в Intel. По его словам, когда он пришел в компанию, многие ожидали отмены закона Мура.Он вспоминает, что если они были правы, подумал он, «это неприятно», и, возможно, он сделал «действительно плохой ход в карьере».
Но Келлер нашел широкие технические возможности для продвижения. Он отмечает, что, вероятно, существует более сотни переменных, участвующих в соблюдении закона Мура, каждая из которых дает разные преимущества и имеет свои ограничения. Это означает, что есть много способов удвоить количество устройств на кристалле – такие инновации, как 3D-архитектуры и новые конструкции транзисторов.
В наши дни Келлер звучит оптимистично. Он говорит, что слышал об окончании закона Мура всю свою карьеру. Через некоторое время он «решил не беспокоиться об этом». Он говорит, что в ближайшие 10 лет Intel будет идти в ногу со временем, и он с радостью посчитает за вас: 65 миллиардов (количество транзисторов) умножить на 32 (если плотность чипа удваивается каждые два года) – это 2 триллиона транзисторов. «Это 30-кратное повышение производительности», – говорит он, добавляя, что если разработчики программного обеспечения будут умны, мы сможем получить чипы, которые будут работать в сто раз быстрее за 10 лет.
Тем не менее, даже если Intel и другие оставшиеся производители микросхем смогут выпустить еще несколько поколений еще более совершенных микрочипов, дни, когда можно было надежно рассчитывать на более быстрые и дешевые чипы каждые пару лет, явно прошли. Однако это не означает конец вычислительного прогресса.
Время паниковать
Нил Томпсон – экономист, но его офис находится в CSAIL, обширном центре искусственного интеллекта и вычислительной техники Массачусетского технологического института, в окружении робототехников и компьютерных ученых, в том числе его сотрудника Лейзерсона.В новой статье они описывают достаточно возможностей для повышения вычислительной производительности за счет более совершенного программного обеспечения, алгоритмов и специализированной архитектуры микросхем.
Одна из возможностей заключается в сокращении так называемого «раздутого» программного обеспечения, чтобы выжать максимум из существующих микросхем. Когда всегда можно было рассчитывать на то, что чипы станут быстрее и мощнее, программистам не нужно было особо беспокоиться о написании более эффективного кода. И им часто не удавалось в полной мере воспользоваться изменениями в архитектуре оборудования, такими как многоядерные или процессоры, которые присутствуют в используемых сегодня микросхемах.
1965: «Закон Мура» предсказывает будущее интегральных схем | Кремниевый двигатель
Гордон Мур, директор по исследованиям и разработкам Fairchild Semiconductor, написал внутренний документ, в котором он провел линию через пять точек, представляющих количество компонентов на интегральную схему при минимальной стоимости компонента, разработанного в период с 1959 по 1964 год.В «Будущем интегрированной электроники» сделана попытка предсказать «развитие интегрированной электроники, возможно, на следующие десять лет». Экстраполируя тенденцию к 1975 году, он прогнозировал, что количество компонентов на чипе достигнет 65 000; удвоение каждые 12 месяцев. Отредактированная для публикации в виде журнальной статьи «Втиснуть больше компонентов в интегральные схемы» была опубликована в журнале Electronics 19 апреля 1965 года.
На конференции IEEE International Electron Devices в 1975 году Мур, к тому времени уже работающий в Intel, отметил, что достижения в фотолитографии, размере пластин, технологических процессах и «изобретательности схем и устройств», особенно в массивах полупроводниковой памяти, позволили реализовать его проекцию.Добавляя более свежие данные, которые включали более высокое сочетание микропроцессорных конструкций, которые были несколько менее плотными, чем память, он замедлил будущую скорость увеличения сложности до «удвоения каждые два года, а не каждый год».
Это предсказание стало самоисполняющимся пророчеством, которое стало одним из движущих принципов полупроводниковой промышленности. Перед технологами стояла задача делать ежегодные открытия, обеспечивающие соблюдение «закона Мура», как его назвал Карвер Мид.При повторном пересмотре состояния отрасли в 1995 году (в это время микропроцессор Intel Pentium содержал почти 5 миллионов транзисторов) Мур пришел к выводу, что «текущий прогноз таков, что это не скоро прекратится». Сегодня существуют устройства, содержащие более одного миллиарда транзисторов.
- Мур, Гордон. «Будущее интегрированной электроники». Fairchild Semiconductor , внутренняя публикация (1964 г.).
- Мур, Гордон. «Запихивание большего количества компонентов в интегральные схемы», Electronics Magazine Vol. 38, № 8 (19 апреля 1965 г.).
- Мур, Гордон. «Прогресс в цифровой интегрированной электронике» IEEE, IEDM Tech Digest (1975), стр. 11-13.
- Мур, Гордон. «Литография и будущее закона Мура», Proceedings of SPIE , Vol. 2437 (май 1995 г.).
- «Закон Мура в перспективе», информационный лист Intel 306971-001US (2005).
- Хатчесон, Дэн Г. «Закон Мура: история и экономика наблюдения, изменившего мир», Электрохимическое общество. ИНТЕРФЕЙС Vol. 14, № 1 (весна 2005 г.), стр. 17–21.
- Брок, изд. Дэвида. Понимание закона Мура: четыре десятилетия инноваций . (Фонд химического наследия, 1 сентября 2006 г.).
Закон Мура – Обзор, история, графические представления
Что такое закон Мура?
Закон Мура предсказывает, что количество транзисторов в плотной интегральной схеме удваивается каждые два года по мере развития технического прогресса.Наблюдение было сделано Гордоном Муром, соучредителем Intel, который заметил, что размер транзисторов быстро уменьшается из-за непрерывных инноваций.
История закона Мура
1965
Гордон Мур, генеральный директор Fairchild Semiconductor и позднее соучредитель Intel, предсказал, что количество транзисторов в плотной интегральной схеме (ИС) удвоится. каждый год в течение следующего десятилетия, исходя из экономических показателей интегральной схемы.Мур писал: «Стоимость компонента почти обратно пропорциональна количеству компонентов», поэтому чем больше количество транзисторов, тем ниже стоимость транзистора.
1975
Предсказание Гордона Мура сохранялось в течение 10 лет и позже стало законом Мура. Затем он пересмотрел свой прогноз и заявил, что количество транзисторов будет удваиваться каждые два года в будущем.
1975-2015
Закон Мура широко применялся на протяжении десятилетий, давая более или менее точные прогнозы относительно количества транзисторов, которые могли уместиться в одной интегральной схеме.Однако многие компьютерные ученые, включая самого Мура, предсказывали, что закон подходит к концу.
2015-настоящее время
За последние несколько лет рост количества транзисторов на каждой ИС снижается, намного меньше, чем предсказывает закон Мура.
Графические представления
Первоначальный прогноз Мура был для десятилетия 1965-1975, как показано на графике ниже:
Следуя прогнозу Мура, график ниже показывает эволюцию количества транзисторов в в реальном времени:
Источник
Как видно из графика, количество транзисторов удваивалось примерно каждые два года в период с 1965 по 2014 год, при этом рост замедлился, начиная с 2015 года.Некоторыми из крупнейших производителей микросхем, внесшими свой вклад в рост, являются Intel, Samsung, Qualcomm и AMD.
Применение закона Мура
За последние пять десятилетий закон широко использовался в полупроводниковой промышленности, внося значительный экономический, технологический и социальный вклад.
- Он используется полупроводниковой промышленностью для определения НИОКР Исследования и разработки (НИОКР) Исследования и разработки (НИОКР) – это процесс, с помощью которого компания получает новые знания и использует их для улучшения существующих продуктов, а также для установления целей и планирования производства на долгое время. срок.
- Это было связано с развитием цифровой электроники и появлением более компактных и мощных электронных устройств.
- Это сделало вычисления относительно недорогими и доступными, обеспечивая социальные, экономические и технологические преимущества.
- Благодаря ему полупроводниковая промышленность синхронизировалась с разработками и технологическим прогрессом, и почти каждая компания применяла закон.
Второй закон Мура
В то время как закон Мура гласит, что стоимость компьютера (для потребителей) падает с увеличением количества компонентов в интегральной схеме, Второй закон Мура гласит, что капитальные затраты на капитал являются минимальными. норма прибыли, которую бизнес должен заработать, прежде чем создавать стоимость.Прежде чем бизнес сможет получать прибыль, он должен, по крайней мере, генерировать достаточный доход, чтобы покрыть расходы на финансирование своей деятельности. производства интегральных схем экспоненциально увеличивается с течением времени. Другими словами, затраты на исследования и разработки, производство и тестирование экспоненциально растут с каждым новым поколением микросхем.
Второй закон Мура играет важную роль в устойчивости закона Мура. По мере роста затрат на инновации и производство компании, вероятно, снизят скорость своего технологического развития, и количество транзисторов, вероятно, будет меньше, чем предсказывается законом Мура.
Будущее закона Мура
Поскольку затраты на исследования и разработки растут, а компании замедляют темпы внедрения инноваций, закон Мура, похоже, подходит к концу. В 2015 году сам Гордон Мур заявил: «Я вижу, что закон Мура умирает здесь в ближайшее десятилетие или около того».
Компании отрасли в настоящее время постепенно смещают акцент на вычисления, не связанные с кремнием, такие как квантовые вычисления, микросхемы на основе искусственного интеллекта и интегральные схемы для конкретных приложений (ASIC). Это новые разработки в компьютерной индустрии, которые в ближайшем будущем могут привести к значительному повышению эффективности.
Дополнительные ресурсы
CFI предлагает сертификацию коммерческого банковского и кредитного аналитика (CBCA) ™ CBCA®. Аккредитация коммерческого банковского и кредитного аналитика (CBCA) ™ является мировым стандартом для кредитных аналитиков, который охватывает финансы, бухгалтерский учет, кредитный анализ, денежные средства.
