Windows

Moore'un Yasasını Kırmak: Yonga üreticileri PC'leri yeni seviyelere çekmek için nasıl itiyorlar

3000 ABONE ÖZEL (ODA VLOGU)

3000 ABONE ÖZEL (ODA VLOGU)

İçindekiler:

Anonim

Etrafında iki yol yok: PC, yaşla birlikte yavaşlıyor.

Bu biraz sert olabilir. Bilgisayarlar daha hızlı ve her zamankinden daha küçüktür - ancak işlemci performansı, basit bir şekilde geçmiş zamanlardaki hızda ilerlemiyor. Bir kerede, yıldan yıla performansta yüzde 50 ila 60 arasında sıçrama gerçekleşti. Şimdi, yüzde 10 ila 15'lik iyileştirmeler norm. Neyse ki, beş yaşındaki bilgisayarlar hala günlük görevleri üstlenebiliyorlar, bu yüzden performansın yavaşlaması büyük bir sorun değil. Artı, her yıl aşağı bir ekonomi sırasında PC'nizi değiştirmek zorunda değilsiniz. Ancak teknoloji, statükoya yapışarak ilerlemiyor. Gelecekte

hız ! "Bunun hakkında bir şey ya da ötekiler olduğunu düşünmüyorum. Heterojen mimariler

, geleceğin yoludur. Neyse ki, PC işlemcilerinde en büyük isimler statükodan memnun değiller. Chip üreticileri, yavaşlayan bir Moore Yasası ve güç duvarının yükselmesiyle ortaya çıkan sorunları çözmek için, performans pedalını metale tutturmak için öfkeli bir şekilde çalışıyorlar.

Peki, ne tür radikal hileler onların kollarına sahipler? ? Aslında birçok farklı türde ve her biri gelecek için büyük bir potansiyele sahiptir. Perdenin arkasına bir göz atalım.

Intel: Devlerin omuzlarında inşa etme

Vikipedi / Vikipedi CommonsChip transistörü yıllar boyunca sayar. (Büyütmek için tıkla.)

Bugünün parasal performans kazanımlarını Moore Yasası'ndaki bir bozulmaya bağlayabilir miyiz? Tam olarak değil. Moore'un efsanevi çizgisi, CPU'nun performansı hakkında konuşmak için sık sık yanlış yazılmış olabilir, ancak Hukukun yazdığı mektup, her iki yılda bir iki katına çıkan bir devre üzerindeki transistörlerin sayısı etrafında dönüyor.

Diğer çip üreticileri, transistörleri küçültmek ve daha çoğunu sıkıştırmak için uğraşırken bir çip üzerine, Intel-kendisi Moore şirketi kurdu-onun Intterance, Intel'in küçük mühendisler ordusunun ayakları üzerine atılabilen bir başarı, Moore Yasasına ayak uydurdu. Yine de herhangi bir mühendis değil.

Zeki mühendisler Transistörler daha sıkı bir şekilde paketlendikçe, ısı ve güç verimliliği endişeleri büyük sorunlar haline geliyor. Şimdi transistörler neredeyse sonsuz küçük boyutlara ulaşıyor - Intel'in Ivy Bridge yongalarındaki milyarlarca artı transistörün her biri 22 nanometre (nm) ölçüsünde, ya da kabaca 0.000000866 inç-fethederek bu düşünceler yaratıcı düşünmeyi gerektiriyor.

"Hiç şüphesiz sert, "Intel teknik üretim müdürü Chuck Mulloy bir telefon görüşmesinde söyledi. "Gerçekten, gerçekten çok zor. Yani, atomik seviyedeyiz." Intel ilerlemeyi sürdürmek için, transistörlerin geçmişinde geçmişte önemli değişiklikler yaptı. onyıl. 2002 yılında şirket, silisyum kristallerinin yapısını hafifçe deforme ederek yonga performansını yüzde 10 ila 20 oranında artıran "gergin silikon" olarak adlandırıldığını açıkladı.

Mo 'gücü mo' problemleri anlamına geliyor. Spesifik olarak, transistörler küçülmeye devam ettikçe, artmış elektron "sızıntısından" muzdariptirler, bu da onları daha az verimli kılar. İki yeni ince ayar, yeni yollarla bu sızıntıyla mücadele ediyor.

Çok gevezelik yapmadan, şirket, transistörlerin standart silikon dioksit izolatörlerini, daha etkin "yüksek k metal geçitli" izolatörlere doğru değiştirerek 45nm üretim süreci. Kulağa basit geliyor, ama aslında çok önemliydi. Bunu, Intel'in şu anki Ivy Köprüsü çiplerinde "üç kapı" veya "3D" transistör teknolojisi ile daha da anıtsal bir değişim izledi.

Elektronların düzlemsel (solda) ve tri- kapı (sağ) transistörleri. Üç kapılı transistördeki elektronlar, geleneksel düzlemsel transistörlerin düz akışı ile karşılaştırıldığında, düşey düzlemde akarlar.

Geleneksel "düzlemsel" transistörlerin, elektronları taşıyan kanalların her iki tarafında bir çift "geçit" vardır. Üç kapılı transistörler bu iki boyutlu düşünceyi, iki yan kapıyı birbirine bağlayan kanalın

üzerinde üçüncü bir kapı eklenmesiyle paramparça ettiler. Tasarım, güç gereksinimlerini azaltırken sızıntıyı azaltarak verimliliği artırır. Yine, basit geliyor, ancak üç boyutlu transistörlerin üretimi, muazzam teknik hassasiyet gerektiriyor. Şu anda, Intel 3D transistörlere sahip tek yonga üreticisi nakliye işlemcileridir. Peki, Intel için sırada ne var? Şirket söylemiyor. Aslında, Mulloy, şirketinin kullandığı teknolojinin bir sonraki gen aşırı ultraviyole litografi fabrikasyon işleminin Intel'in fişlerini piyasaya sürmesinden bir yıl önce bir PR "kara deliğe" dönüştüğünü söylüyor. Ancak, o, yukarıda tartışılan geçmiş gelişmelerin sadece halka tanıtıldıklarında durmadığını vurguladı. "İnsanlar bunu düşünürken, Intel bunu kullandı, şimdi bir sonraki şeye kaldılar," "Mulloy dedim. "Yüksek k metal kapının yeteneklerini eklediğimizde süzülmüş silikon gitmedi. Üç kuşaklı transistörlere gittiğimizde yüksek k metal geçit gitmedi. Biz hala bunu yapıyoruz ve geliştiriyoruz." dördüncü nesil gergin silikon, üçüncü kuşak yüksek k metal geçit, ve önümüzdeki 14nm çiplerimiz ikinci nesil tri-geçit olacaktır. Orada en iyi çip teknolojisi sadece daha iyi olmaya devam ediyor. Başka bir deyişle

Oh, ve değerinin ne olduğuna göre, Intel Moore Yasasının en az

en az iki transistör-shrink kuşak için durmadan devam edeceğini düşünüyor.

AMD: Paralel hesaplamalar Yine de Intel, şehirdeki tek yonga üreticisi değil. Transistör teknolojisindeki gelişmelere tamamen uymak yerine, rakip AMD, bazı iş yüklerini belirli görevler için daha uygun olabilecek diğer işlemcilere kaydırmak suretiyle CPU'ları kesmek için performans menteşelerinin geleceğini düşünüyor. Grafik işlemcileri, örneğin

duman şifre kırma, Bitcoin madenciliği ve birçok bilimsel kullanım gibi çok sayıda eşzamanlı hesaplamalar gerektiren görevler aracılığıyla

. Paralel hesaplamayı hiç duydunuz mu? Şu andan bahsettiğimiz şey buydu. AMDHD standartlarına göre bir AMD APU tasarımı.

"Transistör tarafında daha küçük düğümlere geçmek [CPU] performansını 6 ila 8'den

belki 'a çıkarır.

Yüzde 10, yıldan yıla, "diyor, AMD 'de üst düzey teknoloji pazarlama şirketi Sasa Marinkovic. "Ancak GPU hesaplama yeteneklerine sahip bir GPU eklemek çok daha büyük kazanımlar sağlıyor. Örneğin, Internet Explorer 8'den IE9'a kadar olan performans artışı önceki neslin performansının% 400 - dört katı idi. [IE9'un] GPU hızlandırması. " " Bugünkü güç zarfında performans sıçrayışının oynandığını görüyoruz, ya da güç zarfını büyük ölçüde azaltabiliyor ve aynı performansı görebiliyorsunuz [bugününüz var], "diyor Marinkoviç. AMD, tek bir çip üzerinde birkaç işlemci arasında iş yükünü dağıtma yöntemi olarak bilinen heterojen bir sistem mimarisine doğru inişe geçiyor. Bu, popüler hızlandırılmış işlem ünitelerinde veya yaklaşan PlayStation 4 oyun konsolu için güç sağlayanlar da dahil olmak üzere APU'lar olarak adlandırılıyor. APU'lar, yukarıdaki blok diyagramda gösterildiği gibi, geleneksel işlemci çekirdeklerini ve aynı kalıp üzerinde büyük bir Radeon grafik çekirdeği içerir. AMD'nin yeni nesil Kaveri APU'larındaki CPU ve GPU, aynı bellek havuzunu paylaşacak, hatları daha da bulanıklaştıracak ve daha da hızlı bir performans sunacak.

AMD, paralel hesaplama fikrini destekleyen tek yonga üreticisi değil. Şirket, en büyük yonga üreticilerinden oluşan bir konsorsiyum olan

sans

Intel ve Nvidia konsorsiyumunun kurucu üyesiydi; bu da gelecekte paralel programlama için programlama yapmayı umacak standartlar yaratmak için birlikte çalışıyor. Sektörün önde gelen şirketlerinin HSA Vakfı'nın vizyonunun belkemiğini oluşturması iyi bir şeydir, çünkü paralel bilgi işlemin büyük heterojen geleceğinin meyvelere gelmesi için, programların ve uygulamaların özellikle donanım tasarımları Marsoviç, HSA Vakfı

"Yazılımın anahtarıdır," diye itiraf ediyor. "Tam HSA uyumluluğuna sahip olan ve tam bir HSA olmadan APU'lara baktığınızda, yazılım değişmek zorundadır. Fakat bu, daha iyi bir değişiklik olacaktır … Nereye gitmek istediğimiz kod bir kez olsun ve her yerde kullanın. Tüm bu farklı HSA Vakfı şirketlerinde HSA mimarisine sahip olursunuz, umarım bir PC için bir program yazabilir ve akıllı telefonunuzda veya tabletinizde bazı küçük ince ayar veya derleme ile çalıştırabilirsiniz. "

Zaten uygulamayı da bulabilirsiniz. Nvidia'nın GeForce merkezli CUDA platformu, DirectX 11 Windows sisteminde DirectXpute API'si ve Khronos Group tarafından yönetilen açık kaynaklı bir çözüm olan OpenCL gibi paralel GPU hesaplamayı sağlayan işlem arayüzleri (API).

Yazılım hızlandırıcıları yazılım geliştiriciler arasında toplanıyor, ancak programların çoğu yoğun grafikleri bir şekilde ele alıyor. Örneğin, Internet Explorer ve Flash, şeritte bulunmaktadır. Adobe, geçen hafta, Premiere Pro'nun Windows sürümü için OpenCL desteği eklediğini duyurdu. Temsilcilere göre, AMD ayrık grafik kartı veya APU'ları olan kullanıcılar, HD ve 4K videoları gerçek zamanlı olarak düzenlemek için GPU hızlandırmasını kullanabilir veya videoları hızlandırılmamış temel yazılımdan 4.3 kat daha hızlı ihraç edebilirler.

"I Marinkoviç, bunun hakkında bir şey ya da bir şey olmadığını düşünmeyin. "Heterojen mimariler

, geleceğin yoludur

" OPEL: Çok uzun, silisyum, merhaba, galyum arsenide! Ama bugünün bilişiminde olduğu gibi silikon teknolojisine dayanan bu gelecek mi?

Kesinlikle, kısa vadede. Kesinlikle, uzun vadede değil. Gelecekte uzmanlar bazen tam olarak ne zaman silikonun sınırlarına ulaşacağını bilmezler ve daha fazla zorlanamazlar. Çip üreticileri başka bir malzemeye geçmek zorunda kalacaklar.

MIT Bir indiyum galyumun görüntüsü, MIT araştırmacıları tarafından imal edilen transistör arsenide.

O gün çok uzak bir yol ama araştırmacılar zaten alternatifleri araştırıyor. Grafen işlemcileri potansiyel bir silikon ardışık olarak çok fazla hype alıyorlar, ancak OPEL Technologies geleceğin gallium arsenide içinde olduğunu düşünüyor.

OPEL, POET (Planar Opto Elektronik Teknolojisi) platformunun kalbinde gallium arsenide teknolojisini hassas bir şekilde ayarlıyor. 20 yılı aşkın süredir ve şirket BAE ve ABD Savunma Bakanlığı (diğerleri arasında) ile bunu doğrulamak için çalışmıştır. OPEL temsilcileri, gallium arsenide geçtiğimiz günlerde hafif bir hayal kırıklığıyla sonuçlanırken, OPEL temsilcileri kendi özel teknolojilerini büyük bir zaman için hazır bekliyorlar.

OPEL, sadece son zamanlarda Ar-Ge aşamasından çıktı ve Ivy Bridge'in kırk iki transistörünü yapmaya çalıştı. 20nm boyutunda, ancak şirket, 800nm'de gallium arsenide işlemcilerin bugünkü silikon

ve

'dan daha hızlı olduğunu iddia ediyor. "Bugünkü silikon işlemcilerin hızına uymak istiyorsanız OPEL baş bilim adamı Dr. Geoffrey Taylor şöyle diyor: "Yaklaşık olarak 3GHz saat hızı, 20 veya 30 nanometreye kadar gitmek zorunda kalmazsınız." "Heck, muhtemelen 200nm'de vurabilirsin." Ve bu da

3 boyutlu transistörler kullanıyor. Silikonlu alternatif yüzeylerin en büyük problemlerinden biri, silikonun dünyanın en modern teknolojisidir. Milyarlarca silikon işlemek için maksimum verim. Intel, AMD, ARM ve HSA Vakfı'nı yeni bir materyal için tüm bunları düşürmeye ikna etmek zor olacak. OPEL, teknolojisinin şu andaki silikon fabrikasyon yöntemleriyle büyük bir örtüşme olduğunu söylüyor.

"Ölçeklenebilir ve CMOS'a geçiyor" diyor yönetici Peter Copetti. "Bu çok önemli. Farklı dökümhaneler ve yarıiletken şirketleri ile yaptığımız görüşmelerde, sordukları ilk şey" Tesislerimi yeniden düzenlemem gerekiyor mu? " Buradaki yatırım minimum seviyede çünkü sistemimiz şu anda orada olanı tamamlıyor. ” OPEL ayrıca gofretlerinin tekrar kullanılabilir olduğunu da söylüyor.

Avrupa Uzay Ajansı Avrupa Uzay Ajansı çip fabrikasyon için temiz oda.

Yarıiletkenler için Uluslararası Teknoloji Yol Haritası, 2018 ve 2026 arasında galyum arsenidini potansiyel bir silikon değiştirme olarak tanımladı. Halen, ana PC işlemci pazarındaki

gallium arsenide yakalamalarından önce bir ton test ve geçiş yapılması gerekiyor. Ancak, OPEL'in iddialarının bir kısmı bile doğruysa, teknolojisi geleceğin işlemcilerini çok iyi bir şekilde güçlendirebilirdi. En azından, en azından moleküler transistörleri veya kuantum bilgisayarını kırıncaya kadar. Ama bu bir 'noter' makalesi… Yarının yüzünü eritmeye doğru yarın

Yani, o zamandan sonra! - PC performansının geleceğinin nereye yöneleceği konusunda daha iyi bir fikrin var. Intel, AMD ve OPEL'in girişimleri, her biri büyük ölçüde farklı şekillerde büyük sorunlarla uğraşıyor, ama bu iyi bir şey. Tüm potansiyel yumurtalarınızı tek bir sepet içinde istemezsiniz.

Ve hepsinden önemlisi, eğer PC performans bulmacasının tüm parçaları birbirinden başarılı olursa,

kuramsal olarak bir araya gelebilir. Uber-güçlü, GPU destekli, üç kapılı galyum oluşturmak için Voltron benzeri moda, günümüzün Core i7 işlemcilerinin bile en iyi pantolonunu bile patlatabilecek bir işlemci üretiyor.

Bugünkü performans eğrisi düzleşiyor olabilir, ama gelecek hiç öyle görünmemişti canavarca.