摩爾定律失效 回首急速發(fā)展的五十年
高中時期我們接觸過各種各樣的定律,牛頓三大定律、能量守恒定律等等,那么摩爾定律是一個什么樣的定律呢,說起來各位同學(xué)可能就已經(jīng)開始頭疼了,又是一個需要背的東西。然而好消息是摩爾定律并不是一個物理或自。...
高中時期我們接觸過各種各樣的定律,牛頓三大定律、能量守恒定律等等,那么摩爾定律是一個什么樣的定律呢,說起來各位同學(xué)可能就已經(jīng)開始頭疼了,又是一個需要背的東西。然而好消息是摩爾定律并不是一個物理或自然法則,而是由Intel的創(chuàng)始人之一戈登?E?摩爾于50年前進行的預(yù)測,反應(yīng)的是半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展規(guī)律。其內(nèi)容是:集成電路上可容納的電晶體(晶體管)數(shù)目,約每隔24個月便會增加一倍。
大約十年之前,Intel公司宣布了基于摩爾定律的“Tick-Tock”理論,所謂Tick-Tock本意其實是指鐘擺運行發(fā)出的“滴答”聲,用在這里則是在說Intel會在每兩年完成一次處理器架構(gòu)的大變動:“Tick”年完成制程的進步,在保證性能幾乎相同的情況下縮小芯片面積,降低能耗及發(fā)熱,“Tock”年則是更新微處理器架構(gòu)提升性能。Tick和Tock相互交錯進行,每兩年完成一次“滴答”循環(huán)。
晶體管數(shù)量增長圖(圖片來自Wikipedia)
這樣的策略獲得了非常大的成功,近些年半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展可謂是翻天覆地。單顆芯片上的晶體管數(shù)目從1971年的4004處理器上的2300個增長到1997年的PentiumII(奔騰2)處理器上的7.5百萬個,26年的時間里數(shù)量增長了3200倍,再到13年發(fā)布的Haswell平臺的14億個晶體管,16年間增長186倍,基本可以說符合了摩爾定律的發(fā)展規(guī)律。當(dāng)然如果要去非常準確的用數(shù)學(xué)計算來論證,似乎實際增長與理論數(shù)值有一定的差距,但是畢竟這是一個對發(fā)展趨勢的分析預(yù)測,做到這種程度已經(jīng)是非常可貴了。
Skylake(圖片來自BidnessEtc)
在經(jīng)過了長時間的指數(shù)增長之后,芯片的前進終究是遇到了瓶頸,當(dāng)無限量的縮小芯片面積增加晶體管密度接近物理極限的時候,其增長必定受到限制,2010年國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖的更新表明增長將會放緩在2013年年底,而那時恰好是Haswell處理器發(fā)布之后,后來的14nm制程產(chǎn)品Broadwell一直到2015年年初的CES大會上才與大家見面,這一次的“Tick”相比平常已經(jīng)延遲半年左右的時間。Broadwell處理器主要面向移動端,并且沒有零售版本,DIY玩家真正用上14nm則是在8月份的Skylake發(fā)布之后。而原本計劃于2016年推出的10nm架構(gòu)Cannonlake也被另一款14nm制程的Kabylake所取代,這樣一來,14nm產(chǎn)品足足占用了三年的時間。