По мнению которого производительность процессоров должна удваиваться каждые 18 месяцев из-за сочетания роста количества транзисторов и быстродействия каждого из них.

Рост числа транзисторов на кристалле микропроцессора показан на графике справа. Точки соответствуют наблюдаемым данным, а прямая - периоду удвоения в 24 месяца.

История

По поводу эффектов, обусловленных законом Мура, в журнале «В мире науки » как-то было приведено такое интересное сравнение:

«Если бы авиапромышленность в последние 25 лет развивалась столь же стремительно, как промышленность средств вычислительной техники, то сейчас самолёт Boeing 767 стоил бы 500 долл. и совершал облёт земного шара за 20 минут, затрачивая при этом пять галлонов (~18,9 л) топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ».

В 2003 году Мур опубликовал работу «No Exponential is Forever: But “Forever” Can Be Delayed!», в которой признал, что экспоненциальный рост физических величин в течение длительного времени невозможен, и постоянно достигаются те или иные пределы. Лишь эволюция транзисторов и технологий их изготовления позволяла продлить действие закона еще на несколько поколений .

В 2007 году Мур заявил, что закон, очевидно, скоро перестанет действовать из-за атомарной природы вещества и ограничения скорости света .

Одним из физических ограничений на миниатюризацию электронных схем является также принцип Ландауэра , согласно которому логические схемы, не являющиеся обратимыми , должны выделять теплоту в количестве, пропорциональном количеству стираемых (безвозвратно потерянных) данных. Возможности по отводу теплоты физически ограничены .

Следствия и ограничения

Параллелизм и закон Мура

В последнее время, чтобы получить возможность задействовать на практике ту дополнительную вычислительную мощность, которую предсказывает закон Мура, стало необходимо задействовать параллельные вычисления . На протяжении многих лет, производители процессоров постоянно увеличивали тактовую частоту и параллелизм на уровне инструкций, так что на новых процессорах старые однопоточные приложения исполнялись быстрее без каких-либо изменений в программном коде. Сейчас по разным причинам производители процессоров предпочитают многоядерные архитектуры, и для получения всей выгоды от возросшей производительности ЦП программы должны переписываться в соответствующей манере. Однако, по фундаментальным причинам, это возможно не всегда.

См. также

• Закон гиперболического роста численности населения Земли
• Закон Вирта - полушутливое высказывание о том, что медлительность программ возрастает быстрее, чем производительность компьютеров согласно закону Мура.

Напишите отзыв о статье "Закон Мура"

Примечания

Ссылки

• А. Скоробов, // Сайт математико-механического факультета УрГУ, 2005
• (недоступная ссылка с 12-10-2016 (887 дней))
• Сергей Шашлов, // IXBT, 20 апреля 2005
  • // Intel, 2005 (англ.)

Отрывок, характеризующий Закон Мура

– Нет, стой, – сказал Анатоль. – Затвори двери, сесть надо. Вот так. – Затворили двери, и все сели.
– Ну, теперь марш, ребята! – сказал Анатоль вставая.
Лакей Joseph подал Анатолю сумку и саблю, и все вышли в переднюю.
– А шуба где? – сказал Долохов. – Эй, Игнатка! Поди к Матрене Матвеевне, спроси шубу, салоп соболий. Я слыхал, как увозят, – сказал Долохов, подмигнув. – Ведь она выскочит ни жива, ни мертва, в чем дома сидела; чуть замешкаешься, тут и слезы, и папаша, и мамаша, и сейчас озябла и назад, – а ты в шубу принимай сразу и неси в сани.
Лакей принес женский лисий салоп.
– Дурак, я тебе сказал соболий. Эй, Матрешка, соболий! – крикнул он так, что далеко по комнатам раздался его голос.
Красивая, худая и бледная цыганка, с блестящими, черными глазами и с черными, курчавыми сизого отлива волосами, в красной шали, выбежала с собольим салопом на руке.
– Что ж, мне не жаль, ты возьми, – сказала она, видимо робея перед своим господином и жалея салопа.
Долохов, не отвечая ей, взял шубу, накинул ее на Матрешу и закутал ее.
– Вот так, – сказал Долохов. – И потом вот так, – сказал он, и поднял ей около головы воротник, оставляя его только перед лицом немного открытым. – Потом вот так, видишь? – и он придвинул голову Анатоля к отверстию, оставленному воротником, из которого виднелась блестящая улыбка Матреши.
– Ну прощай, Матреша, – сказал Анатоль, целуя ее. – Эх, кончена моя гульба здесь! Стешке кланяйся. Ну, прощай! Прощай, Матреша; ты мне пожелай счастья.
– Ну, дай то вам Бог, князь, счастья большого, – сказала Матреша, с своим цыганским акцентом.
У крыльца стояли две тройки, двое молодцов ямщиков держали их. Балага сел на переднюю тройку, и, высоко поднимая локти, неторопливо разобрал вожжи. Анатоль и Долохов сели к нему. Макарин, Хвостиков и лакей сели в другую тройку.
– Готовы, что ль? – спросил Балага.
– Пущай! – крикнул он, заматывая вокруг рук вожжи, и тройка понесла бить вниз по Никитскому бульвару.
– Тпрру! Поди, эй!… Тпрру, – только слышался крик Балаги и молодца, сидевшего на козлах. На Арбатской площади тройка зацепила карету, что то затрещало, послышался крик, и тройка полетела по Арбату.
Дав два конца по Подновинскому Балага стал сдерживать и, вернувшись назад, остановил лошадей у перекрестка Старой Конюшенной.
Молодец соскочил держать под уздцы лошадей, Анатоль с Долоховым пошли по тротуару. Подходя к воротам, Долохов свистнул. Свисток отозвался ему и вслед за тем выбежала горничная.
– На двор войдите, а то видно, сейчас выйдет, – сказала она.
Долохов остался у ворот. Анатоль вошел за горничной на двор, поворотил за угол и вбежал на крыльцо.
Гаврило, огромный выездной лакей Марьи Дмитриевны, встретил Анатоля.
– К барыне пожалуйте, – басом сказал лакей, загораживая дорогу от двери.
– К какой барыне? Да ты кто? – запыхавшимся шопотом спрашивал Анатоль.
– Пожалуйте, приказано привесть.
– Курагин! назад, – кричал Долохов. – Измена! Назад!
Долохов у калитки, у которой он остановился, боролся с дворником, пытавшимся запереть за вошедшим Анатолем калитку. Долохов последним усилием оттолкнул дворника и схватив за руку выбежавшего Анатоля, выдернул его за калитку и побежал с ним назад к тройке.

Марья Дмитриевна, застав заплаканную Соню в коридоре, заставила ее во всем признаться. Перехватив записку Наташи и прочтя ее, Марья Дмитриевна с запиской в руке взошла к Наташе.
– Мерзавка, бесстыдница, – сказала она ей. – Слышать ничего не хочу! – Оттолкнув удивленными, но сухими глазами глядящую на нее Наташу, она заперла ее на ключ и приказав дворнику пропустить в ворота тех людей, которые придут нынче вечером, но не выпускать их, а лакею приказав привести этих людей к себе, села в гостиной, ожидая похитителей.
Когда Гаврило пришел доложить Марье Дмитриевне, что приходившие люди убежали, она нахмурившись встала и заложив назад руки, долго ходила по комнатам, обдумывая то, что ей делать. В 12 часу ночи она, ощупав ключ в кармане, пошла к комнате Наташи. Соня, рыдая, сидела в коридоре.
– Марья Дмитриевна, пустите меня к ней ради Бога! – сказала она. Марья Дмитриевна, не отвечая ей, отперла дверь и вошла. «Гадко, скверно… В моем доме… Мерзавка, девчонка… Только отца жалко!» думала Марья Дмитриевна, стараясь утолить свой гнев. «Как ни трудно, уж велю всем молчать и скрою от графа». Марья Дмитриевна решительными шагами вошла в комнату. Наташа лежала на диване, закрыв голову руками, и не шевелилась. Она лежала в том самом положении, в котором оставила ее Марья Дмитриевна.
– Хороша, очень хороша! – сказала Марья Дмитриевна. – В моем доме любовникам свидания назначать! Притворяться то нечего. Ты слушай, когда я с тобой говорю. – Марья Дмитриевна тронула ее за руку. – Ты слушай, когда я говорю. Ты себя осрамила, как девка самая последняя. Я бы с тобой то сделала, да мне отца твоего жалко. Я скрою. – Наташа не переменила положения, но только всё тело ее стало вскидываться от беззвучных, судорожных рыданий, которые душили ее. Марья Дмитриевна оглянулась на Соню и присела на диване подле Наташи.
– Счастье его, что он от меня ушел; да я найду его, – сказала она своим грубым голосом; – слышишь ты что ли, что я говорю? – Она поддела своей большой рукой под лицо Наташи и повернула ее к себе. И Марья Дмитриевна, и Соня удивились, увидав лицо Наташи. Глаза ее были блестящи и сухи, губы поджаты, щеки опустились.
– Оставь… те… что мне… я… умру… – проговорила она, злым усилием вырвалась от Марьи Дмитриевны и легла в свое прежнее положение.
– Наталья!… – сказала Марья Дмитриевна. – Я тебе добра желаю. Ты лежи, ну лежи так, я тебя не трону, и слушай… Я не стану говорить, как ты виновата. Ты сама знаешь. Ну да теперь отец твой завтра приедет, что я скажу ему? А?
Опять тело Наташи заколебалось от рыданий.
– Ну узнает он, ну брат твой, жених!
– У меня нет жениха, я отказала, – прокричала Наташа.
– Всё равно, – продолжала Марья Дмитриевна. – Ну они узнают, что ж они так оставят? Ведь он, отец твой, я его знаю, ведь он, если его на дуэль вызовет, хорошо это будет? А?
– Ах, оставьте меня, зачем вы всему помешали! Зачем? зачем? кто вас просил? – кричала Наташа, приподнявшись на диване и злобно глядя на Марью Дмитриевну.
– Да чего ж ты хотела? – вскрикнула опять горячась Марья Дмитриевна, – что ж тебя запирали что ль? Ну кто ж ему мешал в дом ездить? Зачем же тебя, как цыганку какую, увозить?… Ну увез бы он тебя, что ж ты думаешь, его бы не нашли? Твой отец, или брат, или жених. А он мерзавец, негодяй, вот что!
– Он лучше всех вас, – вскрикнула Наташа, приподнимаясь. – Если бы вы не мешали… Ах, Боже мой, что это, что это! Соня, за что? Уйдите!… – И она зарыдала с таким отчаянием, с каким оплакивают люди только такое горе, которого они чувствуют сами себя причиной. Марья Дмитриевна начала было опять говорить; но Наташа закричала: – Уйдите, уйдите, вы все меня ненавидите, презираете. – И опять бросилась на диван.

Размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. Часто цитируемый интервал в 18 месяцев связан с прогнозом Давида Хауса из Intel , по мнению которого производительность процессоров должна удваиваться каждые 18 месяцев из-за сочетания роста количества транзисторов и быстродействия каждого из них.

Рост числа транзисторов на кристалле микропроцессора показан на графике справа. Точки соответствуют наблюдаемым данным, а прямая - периоду удвоения в 24 месяца.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ НАУКА ЗА МИНУТУ_Спинтроника

✪ Парадокс Мура

✪ Артем Оганов: Новые материалы

Субтитры

НАУКА ЗА МИНУТУ [ЗВУК ТИКАЮЩИХ ЧАСОВ] В 1965 году один из основателей Intel Гордон Мур обнаружил удивительную закономерность: количество транзисторов в микросхемах возрастает примерно вдвое за год. Мы называем это правило, с несущественными модификациями, законом Мура. Закон Мура – страшная сила. Посмотрите на небо. Все звезды, которые вы видите, входят в нашу галактику. А теперь вообразите, что сейчас за одну секунду в мире производится 25 таких галактик, но из транзисторов! Этот закон Мура - главный драйвер Индустрии 4.0. Но такой рост не может быть вечным. Такие люди, как вице-президент NVIDIA Билл Дэлли или физик-теоретик Мичио Каку, говорят, что закон Мура либо уже мертв, либо умрет в ближайшие 5 лет. Дело в том, что нельзя уменьшать размеры транзисторов до бесконечности. Когда они станут меньше 5 нанометров, рабочая температура чипов станет слишком высокой, и электроны начнут улетать. Неужели рост скоро замедлится? Нет! На смену приходит новая технология, называемая спинтроника. В устройствах спинтроники, в отличие от устройств обычной электроники, энергию или информацию переносит не электрический ток, а ток спинов! Сейчас в мире идет бум – спинтроника вместо электроники. Новые технологии наступают! Индустрия 4.0! Готовьтесь! НАУКА ЗА МИНУТУ МЕДИАЦЕНТР БФУ ИМЕНИ И. КАНТА Субтитры КАРИНЫ МОКИНОЙ

История

По поводу эффектов, обусловленных законом Мура, в журнале «В мире науки » как-то было приведено такое интересное сравнение:

«Если бы авиапромышленность в последние 25 лет развивалась столь же стремительно, как промышленность средств вычислительной техники, то сейчас самолёт Boeing 767 стоил бы 500 долл. и совершал облёт земного шара за 20 минут, затрачивая при этом пять галлонов (~18,9 л) топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ».

В 2003 году Мур опубликовал работу «No Exponential is Forever: But „Forever“ Can Be Delayed!», в которой признал, что экспоненциальный рост физических величин в течение длительного времени невозможен, и постоянно достигаются те или иные пределы. Лишь эволюция транзисторов и технологий их изготовления позволяла продлить действие закона еще на несколько поколений .

В 2007 году Мур заявил, что закон, очевидно, скоро перестанет действовать из-за атомарной природы вещества и ограничения скорости света .

Одним из физических ограничений на миниатюризацию электронных схем является также принцип Ландауэра , согласно которому логические схемы, не являющиеся. На протяжении многих лет, производители процессоров постоянно увеличивали тактовую частоту и параллелизм на уровне инструкций, так что на новых процессорах старые однопоточные приложения исполнялись быстрее без каких-либо изменений в программном коде. Сейчас по разным причинам производители процессоров предпочитают многоядерные архитектуры, и для получения всей выгоды от возросшей производительности ЦП программы должны переписываться в соответствующей манере. Однако, по фундаментальным причинам, это возможно не всегда.

Закон Мура

По поводу эффектов, обусловленных законом Мура, в журнале «В мире науки » как-то было приведено такое интересное сравнение:

«Если бы авиапромышленность в последние 25 лет развивалась столь же стремительно, как промышленность средств вычислительной техники, то сейчас самолёт Boeing 767 стоил бы 500 долл. и совершал облёт земного шара за 20 минут, затрачивая при этом пять галлонов (~18,9 л) топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ».

В 2007 году Мур заявил, что закон, очевидно, скоро перестанет действовать из-за атомарной природы вещества и ограничения скорости света .

Одним из физических ограничений на миниатюризацию электронных схем является также Принцип Ландауэра , согласно которому логические схемы, не являющиеся обратимыми, должны выделять теплоту в количестве, пропорциональном количеству стираемых (безвозвратно потерянных) данных. Возможности по отводу теплоты физически ограничены .

Следствия и ограничения

Параллелизм и закон Мура

В последнее время, чтобы получить возможность задействовать на практике ту дополнительную вычислительную мощность, которую предсказывает закон Мура, стало необходимо задействовать параллельные вычисления . На протяжении многих лет, производители процессоров постоянно увеличивали тактовую частоту и параллелизм на уровне инструкций, так что на новых процессорах старые однопоточные приложения исполнялись быстрее без каких-либо изменений в программном коде. Сейчас по разным причинам производители процессоров предпочитают многоядерные архитектуры, и для получения всей выгоды от возросшей производительности ЦП программы должны переписываться в соответствующей манере. Однако, по фундаментальным причинам, это возможно не всегда.

См. также

• Закон гиперболического роста численности населения Земли

Примечания

Ссылки

• Закон Мура Воплощается в жизнь благодаря инновациям Intel

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Закон Мура" в других словарях:

Увеличение количества транзисторов по времени. Количество удваивается каждые 2 года Закон Мура эмпирическое наблюдение, сделанное в 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы), в процессе подготовки выступления Гордоном… … Википедия

Закон Мура - Moore s Law Закон Мура Эмпирическое наблюдение, сделанное в 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы) одним из основателей корпорации «Intel» Гордоном Муром: число транзисторов на кристалле будет удваиваться каждые 24… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

Законом Гроша называют следующее замечание о производительности компьютеров, сделанное Хербом Грошем в 1965 году: Существует фундаментальное правило, которое я скромно называю законом Гроша: получение добавочной экономии есть только квадратный… … Википедия

Ускорение программы с помощью параллельных вычислений на нескольких процессорах ограничено размером последовательной части программы. Например, если можно распараллелить 95% программы, то теоретически максимальное ускорение составит 20×, невзирая … Википедия

Это полушутливое высказывание, популяризированное Никлаусом Виртом в 1995 году. Звучит оно так: … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Мур. Гордон Мур Gordon Moore … Википедия

Гордон Мур Gordon Moore основатель Имя при рождении: Gordon Earle Moore Дата рождения: 3 январ … Википедия

- (англ. International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS) набор документов, выпускаемый группой экспертов полупроводниковой промышленности. Эти эксперты являются представителями спонсирующих организаций, которые включают в себя … Википедия

Intel - (Интел) Компания Intel, история компании, деятельность компании Информация о компании Intel, история компании, деятельность компании Содержание Содержание Core Описание Intel Продукция фирмы Intel Технические характеристики Преимущества и… … Энциклопедия инвестора

У этого термина существуют и другие значения, см. Будущее (значения). Антонио Сант’Элиа Урбанистический рисунок в футуристическом стиле Будущее часть лин … Википедия

TSMC собирается строить новый завод для 3D-упаковки чипов

За каких-то три года компания TSMC незаметно стала крупнейшим в мире упаковщиком чипов объёмной (3D) компоновки. Как сообщает тайваньский интернет-ресурс DigiTimes, в области 2.5D/3D-упаковки чипов TSMC обладает возможностями обрабатывать до 200 тыс. подложек в месяц. Для сравнения, лидирующие на рынке упаковки чипов компании Advanced Semiconductor Engineering (ASE) и Amkor Technology могут ежемесячно упаковывать в 2.5D/3D-упаковку кристаллы с 20-30 тыс. пластин каждая, а компания Siliconware Precision Industries (SPIL) — 100-120 тыс. пластин. Ради справедливости уточним, все перечисленные компании (кроме TSMC) имеют куда большие возможности для упаковки обычных планарных или одиночных кристаллов, куда TSMC вход заказан.

История самостоятельной 2.5D/3D-упаковки TSMC с покупки в 2014 году тайваньского завода компании Qualcomm по выпуску дисплеев Mirasol на MEMS-ячейках. Тайваньский производитель превратил завод Qualcomm в фабрику по передовой упаковке чипов. Внедрённый на предприятии метод упаковки InFO-WLP (integrated fan-out wafer-level packaging) TSMC выиграть заказы на выпуск часов Apple Watch и 10-нм SoC Apple. В настоящий момент на предприятии в основном применяется метод упаковки CoWoS (chip on wafer on substrate), с помощью которого, например, TSMC выпускает GPU NVIDIA Volta с памятью HBM на общей подложке. Но это всё упаковка 2.5D, которая использует тот или иной субстрат (мост, подложку).

2.5D упаковка TSMC: InFO и CoWoS

Настоящая 3D-упаковка с освоения технологии WoW (wafer-on-wafer). Это прямая состыковка кристаллов либо со стороны контактной группы, либо с лицевой стороны (со стороны расположения элементов). Сообщатся даже о первом клиенте на эту технологию, которым якобы стала компания HiSilicon (подразделение Huawei).

Сообщается, что для упаковки WoW и более прогрессивных методов производства чипов компания TSMC собирается строить на севере Тайваня новый завод. В компании TSMC не подтвердили эту информацию, но знакомые с работой правительственного агентства по контролю за окружающей средой источники раскрыли, что Environmental Protection Administration (EPA) начала оценку влияния возможного завода на среду вблизи города Чунань в провинции Мяоли.

Объёмная упаковка чипов представляется ключевой технологией для продления действия закона Мура. Пусть в видоизменённой форме, но этот закон продолжит работать. Это означает дальнейший прогресс в деле выпуска более совершенных полупроводниковых решений, а для компании TSMC самостоятельное участие в процессе прогрессивной упаковки чипов станет гарантией успешного будущего.

NVIDIA сотрудничает с DARPA в разработке систем для эпохи после закона Мура

NVIDIA снова была выбрана Агентством перспективных оборонных исследований США (DARPA) для совместной работы с группой университетских и отраслевых специалистов. Проект предусматривает разработку таких систем, которые бы позволили для алгоритмов, требующих интенсивного использования данных, добиваться производительности, близкой к специализированным под определённые задачи интегральным схемам (ASIC), не жертвуя при этом программируемостью чипов.

DARPA (подразделение исследований и разработок Министерства обороны США) в рамках прошедшего конкурса наградило команду NVIDIA четырёхлетним контрактом на сумму до $23 млн. Это произошло в рамках новой программы «Аппаратные системы, задаваемые программным обеспечением» (Software Defined Hardware, SDH), входящей в «Инициативу DARPA по возрождению электроники» (Electronics Resurgence Initiative, ERI).

В состав команды входят исследователи из NVIDIA, Массачусетского технологического института, Иллинойского университета в Урбане-Шампейне и Калифорнийского университета в Дэвисе. В ходе программы планируется продемонстрировать новаторские технологии в области прототипов аппаратного и программного обеспечения.

«Инициатива по возрождению электроники исследует новации, которые могли бы решить проблемы, вытекающие из прекращения действия так называемого „закона Мура“, — отметил вице-президент отдела архитектурных исследований NVIDIA Стив Кеклер (Steve Keckler). — Технологии, разработанные в рамках программы ERI , окажут существенное влияние на будущее электронных вычислительных устройств и продуктов NVIDIA » .

NVIDIA также будет сотрудничать с Cadence Design Systems для применения алгоритмов машинного обучения в области проектирования потоков автоматизации в рамках новой программы DARPA «Интеллектуальная разработка электронных активов» (Intelligent Design of Electronic Assets, IDEA).

Программа направлена на создание полностью автоматизированного генератора электронных схем без участия человека, который позволил бы пользователям, не имеющим опыта в области электронного проектирования, разработать физический дизайн электронного оборудования. Эти усилия будут дополнять текущие исследования NVIDIA методологии разработки высокопроизводительных интегральных схем в рамках программы DARPA Circuit Realization at Faster Timescales (CRAFT).

Intel готовится к эре «после закона Мура»

Intel активно развивает вычислительные технологии следующего поколения, которые помогут корпорации подготовиться к наступлению эры «после закона Мура».

Напомним, что закон Мура — это эмпирическое наблюдение, изначально сделанное Гордоном Муром, одним из основателей Intel. Закон в современной формулировке гласит, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые два года.

До сих пор производителям, пусть и с некоторыми отклонениями, в целом удавалось следовать закону Мура. Но с внедрением всё более «тонких» техпроцессов делать это становится труднее и труднее. Так, у Intel возникли значительные сложности с внедрением 10-нанометровой технологии, и корпорация нынешний 14-нанометровый процесс для четырёх поколений процессоров.

Ряд экспертов считают, что в скором времени закон Мура перестанет действовать, а компаниям, рано или поздно, придётся делать ставку на принципиально новые технологии.

Как сообщил глава Intel Брайан Кржанич (Brian Krzanich; на фото), корпорация делает «серьёзные инвестиции» в квантовые и нейроморфные вычисления.

Основным элементом квантовых вычислительных систем станут квантовые биты, или кубиты. Они могут находиться в когерентной суперпозиции двух состояний, а значит, могут кодировать промежуточные состояния между логическим нулём и единицей. Таким образом, с ростом количества использующихся квантовых битов число обрабатываемых одновременно значений увеличивается в геометрической прогрессии. Результат — огромная скорость выполнения сложных задач.

Что касается нейроморфных вычислений, то речь идёт о создании компьютеров, работающих на принципах биологических нейронных сетей. Они, в частности, смогут принимать решения на основе моделей и ассоциаций.

Впрочем, господин Кржанич признаёт, что пройдёт, возможно, не одно десятилетие, прежде чем такие системы появятся на коммерческом рынке.

Исследователи продлили действие Закона Мура, создав 1-нм затвор

Как сообщает исследователь из Калифорнийского университета в Беркли Суджай Десай (Sujai Desay), в полупроводниковой индустрии долгое время считалось, что любые транзисторы с размером затвора менее 5 нм не будут работать. Всё что меньше этого размера даже не принималось во внимание. В последние годы это предположение, впрочем, стало выглядеть шатким, а теперь было полностью опровергнуто благодаря открытиям, сделанным исследователями упомянутого университета, а также магии углеродных нанотрубок, графена.

Команде в составе Али Джави (Ali Javey), Джеффа Бокора (Jeff Bokor), Ченминга Ху (Chenming Hu), Муна Кима (Moon Kim) и Филиппа Вонга (H.S. Philip Wong) удалось создать транзистор с 1-нанометровым затвором. В теории это открытие позволит сделать полупроводниковые чипы ещё меньше. Для сравнения: размеры затворов современных кремниевых транзисторов составляют 20 нм. Стоит отметить, что графен — не единственный материал, позволивший сделать столь серьёзный прорыв. Для достижения результата исследователи также использовали дисульфид молибдена (MoS2).

Проблема со сверхмалыми транзисторами состоит в том, что чем меньше они, тем сложнее становится контролировать передачу электронов через материал, утечки становятся слишком высокими, и транзисторы не работают. Но благодаря тому, что электроны «тяжелеют», проходя через MoS2, появляется возможность использовать меньшую длину затвора, вплоть до 1 нм. Измерения учёных показали, что транзистор на основе дисульфида молибдена с 1-нм затвором из углеродных нанотрубок позволяет осуществлять эффективное управление потоком электронов.

Стоит отметить, что хотя речь идёт о серьёзном открытии, учёные не в первый раз преодолевают порог в 5 нм при создании транзисторов, как об этом говорит Калифорнийский университет в Беркли. Например, ещё в 2008 году Университет Манчестера использовал графен для создания 1-нм транзистора, а в 2006 году корейские учёные применили FinFET для создания транзистора с длиной канала в 3 нм.

Так что можно быть спокойными: смерть Закона Мура (по крайней мере, с точки зрения плотности транзисторов на единицу площади) немного откладывается.

Через пять лет уменьшать техпроцессы станет невозможно

Многие эксперты полупроводниковой отрасли уже давно высказывали мнение о том, что Закон Мура себя изживает, и дальнейшее уменьшение размеров транзисторов вскоре упрётся в физический предел. Действительно, для производителей чипов переход на каждый новый техпроцесс становится всё более затратным.

Согласно прогнозам Ассоциации полупроводниковой промышленности (Semiconductor Industry Association), членами которой являются такие гиганты, как IBM и Intel, уже после 2021 года эра уменьшения размера полупроводниковых элементов завершится. Конечно, физически можно будет и дальше развивать новые проектные нормы, но эта затея станет настолько затратной, что попросту не окупится. Но это не означает, что прогресс остановится и Закон Мура перестанет выполняться. Просто инженеры будут искать другие пути развития. Среди наиболее перспективных отмечаются современные технологии 3D-микросхем и другие разработки, позволяющие более эффективно использовать доступное пространство.

Количество компаний, которые располагают достаточными ресурсами для конкуренции в производстве чипов, сокращается. Среди крупных игроков остались Intel, Globalfoundries, Samsung, TSMC. И, по мнению аналитиков, нет никаких гарантий, что кто-то ещё не покинет этот список.

Чип Google Tensor Processor упростит процесс машинного обучения и вернёт силу закону Мура

Сфера нейросетей и машинного обучения сегодня необычайно популярна. Искусственного разума она нам не обещает, но полностью автоматические машины уже появились на наших дорогах, причём практически все зарегистрированные с их участием аварии произошли по вине человека. И это только начало долгого пути. Компания Google уверена, что сумеет внести в дело машинного обучения серьёзный вклад, представив новый специализированный чип Tensor Processing Unit (TPU). Генеральный директор компании Сундар Пичаи (Sundar Pichai) на конференции I/O заявил, что решения класса TPU обеспечат в данной области производительность, на порядок превосходящую все решения на базе FPGA и даже GPU, включая NVIDIA Pascal GP100. Пока архитектура и возможности TPU Google остаются в строжайшем секрете, было лишь сказано, что они являются частью системы AlphaGo, обыгравшей чемпиона мира Ли Седоля в такой сложной настольной игре, как Го.

Судя по радиатору, Google TPU выделяет совсем немного тепла

Она, напоминаем, существенно сложнее классических шахмат именно в силу своей многовариантности и требовательности к творческому мышлению. Глава Google немного приоткрыл завесу секретности и заявил, что компания использует модули TPU в своих проектах уже больше года и проведённые исследования показывают необычайную энергоэффективность этих решений. Она настолько высока, что позволит, по мнению Google, продлить действие закона Мура ещё на три поколения вперёд, что примерно эквивалентно семи годам. Сам модуль представляет собой маленькую плату со скромным радиатором и легко монтируется в любой стоечный сервер, снабжённый нужным слотом. Модули TPU уже трудятся в системах RankBrain и Street View. Что же такое TPU или тензорный процессор?

Компания Silicon Graphics имела чип с аналогичным названием в своих рабочих станциях в начале двухтысячных годов. Это был вариант сигнального процессора (DSP), а DSP необычайно хороши там, где требуется многократное выполнение сравнительно простой задачи. Но если верить Google, связи между этими двумя TPU нет. Аналитики считают, что Google TPU не является тем звеном, которое непосредственно обучается. Скорее, это проигрыватель сложных алгоритмов, создаваемых на CPU, GPU и FPGA. По всей видимости, это своеобразная разновидность ASIC, похожая на те, что сделали криптовалюты недоступными рядовым добытчикам, вернее, сделали невыгодной их добычу. Главным недостатком чипов класса ASIC является высокая стоимость разработки и узкая направленность, неспособность выполнять операции, хоть как-то выходящие за пределы возможностей, заложенных в чип аппаратно. Вот почему они обычно используются там, где стоимость не важна — в правительственных организациях или корпорациях масштаба Google.

Intel: Закон Мура будет актуальным по меньшей мере 10 лет

Cпециалисты корпорации Intel предсказывают, что закон Мура проживёт ещё как минимум 10 лет, а количество транзисторов в микросхемах будет удваиваться каждые два года. Хотя дальнейшая минимизация транзисторов сопряжена с существенными трудностями, инженеры Intel готовы их решать.

В этом месяце закону Мура — согласно которому количество транзисторов в микросхемах удваивается каждые 18-24 месяца —исполняется полвека; беспрецедентный срок для промышленности, где каждое нововведение устаревает через пару лет. На самом деле, причиной того, почему закон Мура до сих пор актуален, является то, что каждый прорыв в технологии производства полупроводников сопровождается новым прорывом через 24 месяца, что позволяет разработчикам чипов удваивать количество их элементов.

Поскольку эмпирическое наблюдение об увеличении количества транзисторов было сделано Гордоном Муром (Gordon Moore), одним из основателей Intel, компания очень ревностно следит за дальнейшим соблюдением закона Мура. Инженеры Intel неустанно трудятся над исследованием и созданием новых материалов для построения микросхем, разрабатывают новые технологические процессы, а также проектируют ещё более высоко-интегрированные чипы. Глядя вперёд, в Intel считают, что эволюция полупроводников будет продолжаться в быстром темпе, и закон будет актуален по крайней мере ещё 10 лет. Или, может быть, больше.

«Мы видим примерно на 10 лет вперёд, наши исследователи выявили некоторые перспективные опции (для техпроцессов с линейным разрешением литографического оборудования в 7 нм и 5 нм)», — сказал Марк Бор (Mark Bohr), директор архитектуры техпроцессов и интеграции в Intel, во время специального мероприятия. «Мы считаем, что мы можем продолжать соблюдать закон Мура по крайней мере ещё 10 лет».

Специалисты Intel отмечают, что так как исследования и развитие производственных технологий процесс по большей части последовательный, практически невозможно точно предсказать, какие вызовы могут возникнуть, какие из них будут решены, а какие могут означать конец закона Мура. В том, что касается технологий производства полупроводников, Intel имеет горизонт около 10 лет.

«Если бы вы спросили меня 10 или 20 лет назад, я бы дал вам тот же ответ: наше видение тогда простиралось на десятилетие вперёд», — сказал господин Бор. «Было бы справедливо сказать, что в конечном итоге закон Мура замедлится или подойдёт к своему логическому концу, но мы не считаем, что это случится в скором будущем».

Руководитель разработки техпроцессов в Intel подтвердил, что компания рассматривает материалы на основе элементов из третьей-пятой колонок (III-V) таблицы Менделеева для возможного использования в канале транзисторов вместо гафния, который используется в четырёх последних технологическим процессах Intel в качестве диэлектрика. Господин Бор отказался комментировать, какие именно элементы рассматриваются в рамках исследований, а также не высказал каких-либо мыслей по поводу использования графена, или возможного использования новых транзисторных структур, таких как транзисторы с круговым затвором (gate-all-around field-effect transistor, GAA FET). Cчитается, что GAA FET-транзисторы c двумя или четырьмя затворами откроют новые возможности в масштабировании микросхем.

Несмотря на то, что закон Мура считается основополагающим для полупроводниковой промышленности, следует понимать, что в первую очередь это экономический закон. Как следствие, он может эволюционировать, трансформироваться или вообще пойти в другом направлении. Например, вместо того, чтобы уменьшать размеры транзисторов, производители микросхем могут начать устанавливать компоненты «слоями» поверх друг друга, тем самым увеличивая уровень интеграции. Уже сегодня микропроцессоры для мобильных телефонов имеют в своём составе слои оперативной, а также NAND флеш-типов памяти.

Поскольку в Intel уже исследуют возможности для освоения 5-нм и 7-нм технологических процессов, в то время как ASML (мировой лидер в производстве литографического оборудования для изготовления микросхем) изучает технологии, необходимые для разработки оборудования, которое будет использоваться для производства чипов с использованием 2-нм и 3-нм технологий, нет никаких сомнений, что закон Мура будет продолжать жить ещё 10 или более лет. Тем не менее, большой вопрос в том, сколько компаний будут иметь капитал на разработку новых технологий, покупку оборудования для производства микросхем, а также проектирование сверхсложных чипов.

Закону Мура исполняется 50 лет

В текущем месяце исполняется ровно 50 лет знаменитому эмпирическому закону Мура, который продолжает действовать по сей день, несмотря на то, что ему далеко не один раз пророчили потерю актуальности.

В апреле 1965-го в американском журнале Electronics Magazine была опубликована статья малоизвестного в то время химика Гордона Мура с обзором состояния микроэлектронной индустрии. Именно в этой работе содержалась короткая фраза, впоследствии превратившаяся в знаменитый закон: автор подметил, что появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое. Мур пришёл к выводу, что при сохранении этой тенденции мощность вычислительных устройств за относительно короткий промежуток времени может вырасти экспоненциально.

Со временем формулировка закона Мура трансформировалась. Так, один из президентов Intel — Дэвид Хаус — предложил вариант, согласно которому «производительность процессоров удваивается приблизительно каждые полтора года».

За прошедшие десятилетия будущее закона Мура не раз ставилось под сомнение, но Intel удавалось найти решения, продляющие его актуальность. Помимо внедрения более «тонких» техпроцессов в этом помогают и принципиально новые технические решения, предусматривающие изменение структуры транзисторов. Так, в 2003 году для ускорения движения зарядов в канале был впервые применен напряжённый кремний (с растянутой кристаллической решеткой). В 2005-м изменили металл, из которого изготавливается затвор транзистора, а подзатворный диэлектрик стали делать из материала с высокой диэлектрической проницаемостью (High-K). А выход процессоров Ivy Bridge сопровождался переходом на транзисторы Tri-gate, характеризующиеся объёмной структурой.

В настоящее время наиболее передовые процессоры Intel производятся по 14-нанометровой технологии. В дальнейшем планируется переход на нормы 10, 7 и даже 5 нанометров.

Ещё в апреле 1965 года в журнале Electronics Magazine появилась статья малоизвестного в то время научного сотрудника Гордона Мура, затрагивающая микроэлектронную отрасль. Автор подметил закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое. Именно это наблюдение и легло в основу закона Мура.

Впоследствии, уже занимая пост главы Intel, Гордон Мур (на фото) слегка подкорректировал свой закон, подняв длительность цикла удвоения количества транзисторов на кристаллах интегральных схем до двух лет. Существуют и другие формулировки закона: например, один из президентов Intel — Дэвид Хаус — предложил считать, что производительность процессоров удваивается каждые полтора года.

До сих пор производителям, пусть и с некоторыми отклонениями, в целом удавалось следовать закону Мура. Но с внедрением всё более «тонких» техпроцессов делать это становится труднее и труднее. К примеру, у той же Intel возникли сложности с массовым производством 14-нанометровых процессоров Broadwell. В корпорации говорят, что выпуск годных изделий этого поколения выйдет на уровень 22-нм продукции не ранее первого квартала 2015-го.

Так или иначе, но в Intel говорят, что дальнейшее соблюдении закона Мура будет возможно не только за счёт перехода на новые техпроцессы, но и благодаря внедрению инновационных технологий, таких как, например, транзисторы с трёхмерной структурой.

О сборке собственного компьютера : «Однажды я собрал ПК своими руками и, больше того, это была система с жидкостным охлаждением. Это было в 2001 году, и мне удалось разогнать процессор до частоты выше 4 ГГц. Увы, сейчас на такие увлечения у меня попросту нет времени».

О новых устройствах : «Сейчас я использую носимое устройство, позволяющее отслеживать биометрические показатели вроде сердечного ритма и количества сделанных шагов. Это очень интересно».

О планшетах : «В прошлом году мы продали около 12 млн планшетов [имеются в виду устройства различных производителей с процессорами Intel]. Цель на этот год — не менее 40 млн».

О законе Мура : «Я слышал предсказания о конце закона Мура пять или шесть раз, поэтому отношусь к таким заявлениям скептически. Ничто не указывает на то, что в течение ближайших десяти лет он перестанет действовать».

О будущем персональных устройств : «Тенденция такова, что компьютеры постоянно становятся компактнее, легче, мобильнее и всё более полагаются на Интернет. Если кто-то думает, что это прекратится, он сильно ошибается. На достигнутом IT-отрасль не остановится».

О будущем микрочипов : «В течение нескольких ближайших лет большое влияние на полупроводниковую промышленность окажут графен, углеродные нанотрубки и ещё три-пять материалов. Они позволят уменьшить токи утечки, снизить потребляемую мощность и сократить размеры чипов».

Биотехнологии продлят жизнь закону Мура

Британские ученые из Королевского общества в эти дни проводят специализированную конференцию под названием "За пределами закона Мура" (Beyond Moore"s Law). Выступить на конференции пригласили ведущих ученых и специалистов академической и прикладной науки. Целью мероприятие назвали определение судьбы упомянутого закона, сформулированного в 1965 году инженером и основателем корпорации Intel Гордоном Муром. Суть закона касается электроники и изначально гласила, что раз в год появляется новое поколение микросхем, а число транзисторов в них удваивается. Спустя 10 лет Мур подкорректировал закон, увеличив срок с одного до двух лет. Но сути самого закона это не изменило: электроника развивается экспоненциально.

Впрочем, спустя 40 лет, в течение которых данных закон был более-менее справедлив, специалисты и наблюдатели заговорили о скорой смерти казалось бы ставшего аксиомой посыла. Так ли это, покажут ближайшие несколько лет. Но на этой конференции в Лондоне обсуждалась применимость закона не только к электронике, но и к другим направлениям развития науки и технологий. В первую очередь разговор касался биотехнологий и вопросов здравоохранения.

По мнению организатора конференции профессора университета Глазго и специалиста по электронным системам Дэвида Камминга, чтобы современная цивилизация развивалась, необходимо подходить с точки зрения закона Мура не только к микроэлектронике, но и к любым другим техническим достижениям. И биотехнологии видятся основным поддерживающим фактором. Классическая электроника, как утверждает Камминг, будет развиваться все медленней. Но закон Мура будет и дальше работать, только уже в другой технологической нише.

Наверное, многие из вас задавали себе ряд вопросов: почему быстрые процессоры появляются только сегодня? Какие процессоры появятся завтра, и от чего это зависит? Почему современные процессоры сильно греются? В данной статье мы постараемся ответить на все эти вопросы и обрисовать некоторые перспективы.
Процессоры - это сложные устройства, базирующиеся на транзисторах . Транзистор является мельчайшим вычислительным элементом, который можно сравнить с краном: если кран открыт, то вода льется, если закрыт - то нет. Используя комбинацию множества таких "кранов", мы можем создавать сложные логические схемы. Современные процессоры состоят из миллионов транзисторов, в то время как первые модели насчитывали всего несколько тысяч (эволюцию процессоров вы можете проследить по соответствующей таблице).
В 1965 году Гордон Мур , один из основателей компании Intel , публикует в журнале Electronics статью. Впоследствии эта статья стала легендарной, а сделанное в ней предположение получило название "закона Мура". Следует отметить, что закон Мура является наблюдением - то есть когда-то он может перестать выполняться. Но вот уже почти 40 лет закон Мура работает. К сожалению, автор дал запутанную и длинную формулировку этого закона, поэтому мы перефразируем ее так: "каждые два года число транзисторов на процессорах, которые выгодно производить, удваивается ". Чтобы понять ее важность и разобраться в последствиях, давайте представим себя в роли производителя процессоров.

Создаем свой процессор
Чипы вырезаются из кремниевых подложек - круглых пластин, которые на современных заводах достигли диаметра 300 мм.
В процессе производства на пластинах вытравляются транзисторы. Однако также возникают и дефекты - они на схематическом изображении подложки показаны желтыми точками. Процессоры с дефектными участками придется выкинуть. На нашем примере из подложки получается 16 процессоров. При этом 4 процессора пойдут в мусорное ведро, поэтому доля выхода годных чипов составляет 75%, а убытки за счет дефектных процессоров нам придется компенсировать повышением цены на оставшиеся 12 чипов. Как же сделать так, чтобы чипы стоили дешевле - чтобы наше производство было рентабельным?

Способ I
Улучшаем технологический процесс производства
Когда производитель процессоров запускает новый завод, он указывает два параметра: диаметр подложки и размер элемента. Как вы понимаете, чем больше диаметр подложки, тем больше мы сможем получать из нее процессоров . Однако здесь есть ограничивающий фактор: число дефектов около края подложки выше, чем в центре. Совершенствование технологии подложек направлено на увеличение "благоприятной зоны" в центре. Как только производитель этого достигает, он может переходить на подложки большего диаметра. Так, процессоры для первого IBM PC (1981 г.) производились из 50-мм подложек, в то время как на современных заводах используются 300-мм подложки (Intel) и 200-мм (AMD).
Под размером элемента понимают минимальный размер детали (транзистора), которую оборудование завода может вытравить на поверхности подложки. Так, под фразой "новые процессоры Prescott перешли на 0,09-мкм технологический процесс" следует понимать то, что размер минимального элемента завода по производству Prescott составляет 0,09 микрометра (миллионная часть метра). Процессоры первого IBM PC имели размер элемента 3 мкм, процессор Pentium - 0,8 мкм, а современные Pentium 4 - 0,09 мкм. Соответственно, чем меньше размер элемента, тем меньшую площадь будет занимать процессор и тем больше процессоров мы сможем получить из одной подложки .
Итак, поднять эффективность производства можно с помощью увеличения диаметра подложки или уменьшения размера элемента - но и тот, и другой способы являются накладными, поскольку предусматривают полную замену оборудования на заводе. Есть ли еще варианты?

Способ II
Уменьшаем размер чипов
Инженеры нашего завода создали микропроцессор, который будет состоять из 100 миллионов транзисторов. Так получилось, что на мощностях нашего завода из одной подложки можно вырезать 16 чипов по 120 миллионов транзисторов. То есть мы можем разместить весь процессор на одном чипе, который можно назвать "сложным", поскольку он будет содержать большое число транзисторов. Но при этом процент выхода годных кристаллов составляет 75%. Мы знаем, что можно достичь лучших результатов. Давайте разобьем наш процессор на 4 отдельных чипа, по 25 миллионов транзисторов каждый.
При этом из подложки можно вырезать 64 чипа, которые могут содержать до 30 миллионов транзисторов.
По-прежнему дефектными оказываются 4 чипа, но доля выхода годных чипов возросла с 75% до 94% - значимое улучшение. Недостатком подобного дизайна будет вы

Переходим на 4 чипа.

сокая стоимость упаковки чипов - ведь нам нужно будет упаковать в один цельный процессор четыре чипа. Фактически, увеличение стоимости упаковки съедает весь тот выигрыш в стоимости, который мы получили, увеличив долю выхода годных кристаллов с 75% до 94%.
Существует ли здесь "золотая середина"? Предположим, что наши инженеры ее нашли: если мы будем получать с одной пластины 36 чипов по 53 миллиона транзисторов. Тогда мы можем сделать наш процессор двухчиповым, по 50 миллионов транзисторов в каждом чипе. При этом уровень выхода годных кристаллов составит 89% - лучше, чем в случае с 16 чипами, но хуже, чем при получении 64 чипов. Кстати, процессоры Pentium II и Pentium III состояли не из одного чипа - у них был внешний кэш L2. Тогда процессор вместе с кэшем упаковывались в отдельный картридж.

Переходим на 2 чипа.

Подведем итог: при данной плотности расположения дефектов на пластине оптимальное число транзисторов, при котором достигается минимальная себестоимость производства кристаллов, составляет 53 миллиона транзисторов на процессор. Это число и фигурирует в законе Мура. Как предсказывал Гордон Мур в своей статье, оптимальное число транзисторов будет удваиваться каждые два года.
Оптимальное число транзисторов зависит от следующих факторов (в порядке уменьшения влияния):
1. размер элемента;
2. диаметр подложки;
3. среднее число дефектов на квадратный сантиметр;
4. затраты на упаковку чипов.
Закон Мура очень важен, поскольку он описывает многие события в мире процессоров. К тому же из закона Мура выводятся интересные следствия.Следствия закона Мура
Для лучшего визуального представления разделим каждый процессор, в свою очередь, на блоки. За основу возьмем наш процессор в 100 миллионов транзисторов и разделим его на 36 блоков. При этом каждый участок будет состоять примерно из 3 миллионов транзисторов. Увеличиваем функциональность
Продолжая пример, приведенный выше, мы построили второй завод, который имеет ту же плотность дефектов и размер подложки, однако мы смогли значительно снизить размер транзистора, увеличив плотность расположения транзисторов в 2 раза. Если взять пример оптимального разбиения подложки на 36 кристаллов, то тогда каждый кристалл сможет вмещать 106 миллионов транзисторов - то есть наш процессор со 100 миллионами транзисторов теперь легко поместится на один кристалл, и теперь мы будем изготавливать процессор из одного чипа, экономя на упаковке. Если обратиться к истории, то процессоры Intel Pentium III сначала изготавливались в многочиповом варианте, с внешним кэшем 512 Кбайт (ядро Katmai ), а затем появились одночиповые варианты Pentium III с кэшем 256 Кбайт на кристалле процессора (ядро Coppermine ).
Но не будем на этом останавливаться. Построим третий завод, у которого размер элемента еще меньше. Поскольку наш процессор уже полностью входит на кристалл, можно расширить его возможности, увеличив функциональность. Так произошло при переходе от 386 процессора к 486 : тогда на кристалл был добавлен сопроцессор для работы с плавающ ей запятой, до этого существующий в виде отдельного чипа. Затем на кристалле процессора появился кэш сначала первого (486), а затем и второго и третьего уровней. С переходом ядра Willamette Pentium 4 на Northwood мы стали свидетелями увеличения на кристалле процессора кэша второго уровня. Опять же, недавно вышедший Prescott с 0,09-мкм технологическим процессом вновь получил увеличение кэша L2 до 1 Мб.
Добавление новых функций (сопроцессор, кэш и т.д.) непосредственно на кристалл процессора позволило ощутимо увеличить его производительность, не говоря о снижении затрат на упаковку. Так что закон Мура действительно можно связать с вычислительной мощностью.Уменьшаем размер кристалла
При переходе на меньший размер элемента вместо добавления новых функций на кристалл процессора мы можем оставить все как есть и просто уменьшить площадь ядра.
Обратите внимание на два столбца слева. Первый показывает импульсы тактовой частоты (мегагерцы), второй - тепловыделение (ватты). Уменьшение площади кристалла дает очень хороший эффект: снижение тепловыделения (немало этому помогает и то, что переход на меньший размер элементов позволяет понизить напряжение питания). В результате процессор будет меньше греться, кулер будет работать с меньшими оборотами вентилятора - то есть тише.
Тепловыделение также связано с тактовой частотой процессора. Как знают любители разгона, повышение тактовой частоты приводит к увеличению выделяемого тепла. Чтобы уменьшить размер кристалла чипа, не снижая тепловыделение, можно поднять тактовую частоту так, чтобы количество выделяемого тепла осталось прежним.
Подведем итог. Снижение размера элемента дает нам две возможности: одна -добавить новые функции на кристалл, а вторая - уменьшить размер кристалла, в то же время сохраняя прежний набор функций. Что интересно, вторая возможность распадается еще на два варианта: увеличение тактовой частоты процессора - с повышением тепловыделения, сохранение тактовой частоты на прежнем уровне - со снижением тепловыделения.Практические выводы
Итак, мы представили работу завода по производству процессоров. Но как работают настоящие заводы? Выполняется ли в реальности закон Мура вместе со следствиями из него?
На самом деле размер кристалла процессора с 1970 года рос со скоростью примерно 7% в год (несмотря на уменьшение размера транзисторов). Связано это с тем, что при выборе между добавлением новых функций на чип или уменьшением его размера и тепловыделения разработчики процессоров чаще всего выбирали первое. На определенных линейках процессоров, типа Pentium III или G4 , к примеру, уменьшение размера элемента часто приводило к уменьшению тепловыделения. Но когда разработчики процессоров принимались за продукт следующего поколения (например, Pentium 4), они с самого начала думали не о ваттах, а о производительности. А повышение производительности всегда означало нахождение способа использования возросшего числа транзисторов - а не их отсечение в угоду уменьшению площади.
С новым дизайном процессоров часто случается ситуация, когда инженеры пытаются добавить так много функций на чип, что размер ядра значительно возрастает, несмотря на уменьшение размера элемента. К примеру, при разработке Pentium 4 планировалось сразу же оснастить процессор очень большим кэшем. Но 0,18-мкм технология не позволила это сделать - чип получался слишком крупным и дорогим. Поэтому первый Pentium 4 вышел с кэшем L2 в 256 Кбайт.
Тактовые частоты процессоров за последние два десятилетия выросли на несколько порядков. Если раньше процессоры работали на частоте 5-10 МГц (8086 ), то к концу 2004 года частота вырастет в сотни раз - до 4 ГГц (Pentium 4). Рост тактовых частот, опять же, приводил к увеличению тепловыделения. Кстати, тактовые частоты тоже удваиваются в среднем за два года - аналогично числу транзисторов в законе Мура.
Практический итог таков - увеличивается площадь кристаллов, повышается тактовая частота. Поэтому повышается и тепловыделение. Если раньше процессоры работали вообще без кулеров, то сегодня кулер просто необходим - без него процессор сгорит (или, в лучшем случае, откажется работать). Будущее закона Мура
Компания Intel заявляет о том, что закон Мура должен выполняться до 2010 года. Про дальнейшее его развитие говорить пока рано. Попытаемся спрогнозировать, к каким последствиям приведет дальнейшее выполнение закона Мура.
Первое последствие заключается в высоком тепловыделении. К сожалению, тепловыделение нельзя увеличивать бесконечно. В какой-то момент потребуется еще более сильное охлаждение (водяное или компрессорное). Эффективное охлаждение - настоящая "головная боль" современной индустрии. А производители чипов пытаются найти различные подходы, направленные на снижение тепловыделения своих продуктов. Возможно, процессор будет разбит на несколько частей - либо все большую популярность будут приобретать двухпроцессорные системы.
Следствием закона Мура является непрерывное повышение производительности. Однако многие пользователи замечают, что для большинства задач хватило бы и Pentium III 1 ГГц. Поэтому Intel сегодня тратит немало усилий на популяризацию новых задач, которые могли бы в полной мере нагрузить новые мощные процессоры. Яркий пример таких задач - компьютерные игры. Возможно, в недалеком будущем мы столкнемся с ситуацией, когда игры станут "продавать" процессоры, а не только графические ускорители.
Возможно, станут очень популярны распределенные вычисления. Вместо монструозного центрального процессора на 500 миллионов транзисторов будет лучше, к примеру, распределить эти транзисторы между настольным компьютером, ноутбуком, КПК и другими типами устройств. Более того, все эти 500 миллионов транзисторов должны быть максимально дешевыми и потреблять минимум энергии. Это близко к оригинальному видению Мура - дешевым и повсеместным вычислениям.
Третье следствие - проблемы, связанные со смешением различных типов цепей на одном кристалле. Мобильные компьютеры требуют, чтобы на один кристалл были интегрированы все функции, включая память, процессор и множество вариантов беспроводной связи. Некоторые производители решают проблему "в лоб", стараясь интегрировать их на кристалл любым способом, другие же пытаются найти новые технологии упаковки, которые позволят комбинировать множество чипов с множеством функций в одном модуле.

Эволюция процессоров и закон Мура

Процессор