שבירת חוק מור: כיצד שבבים מורידים את המחשבים לרמות חדשות שלפוחיות

אין שום שתי דרכים לעקוף את זה: המחשב מאט עם הגיל

זה עלול להיות קצת קשה המחשבים הם מהירה וקטנה מבעבר - אך ביצועי המעבד פשוט אינם מתקדמים בקצב המהיר. פעם אחת, 50 עד 60 אחוז קפיצות בביצועים משנה לשנה היו נפוצים. עכשיו, שיפורים של 10 עד 15 אחוזים הם הנורמה.

למרבה המזל, מחשבים בני חמש פלוס עדיין יכולים להתמודד עם משימות היומיום בסדר גמור, ולכן ההאטה בביצוע אינה בעיה עצומה. בנוסף, זה נחמד שלא להחליף את המחשב כל שנה אחרת במהלך הכלכלה למטה. אבל הטכנולוגיה אינה מתקדמת על ידי דבקות בסטטוס קוו. העתיד זקוק ל מהירות

"אני לא חושב שיש איזשהו או על זה. ארכיטקטורות הטרוגניות הן בדרך של העתיד". למרבה המזל, השמות הגדולים ביותר במעבדי מחשב אינם מרוצים מהסטטוס קוו. יצרני השבבים פועלים בזעם כדי לפתור את הבעיות שמציב חוק האטה של ​​מור ועליית חומת הכוח, במטרה לשמור על דוושת הביצועים על המתכת.

אז איזה סוג של טריקים קיצוניים יש להם את השרוולים שלהם ? כמה סוגים שונים, למעשה - וכל אחד מהם מחזיק פוטנציאל רב לעתיד. בואו נסתכל מאחורי הווילון.

אינטל: על כתפי הענקים

ויקיפדיה / ויקיפדיה. (לחץ כדי להרחיב.)

האם אנחנו יכולים הגיר הגירסה של היום ביצועים קטנטנים כדי התמוטטות בחוק מור? לא בדיוק. הקו המיתולוגי של מור עשוי להיות מוטעה לעתים קרובות כדי לדבר על ביצועי המעבד, אבל המכתב של החוק סובב סביב מספר הטרנזיסטורים על מעגל מכפיל כל שנתיים. בעוד יצרני שבבים אחרים נאבקו כדי לכווץ טרנזיסטורים וללחוץ יותר מהם על גבי שבב, אינטל - החברה שמורה מור עצמו פיתח - מקיימת את חוק מור מאז אמירתו, הישג שניתן להציב לרגלי צבא המהנדסים הקטן של אינטל. לא רק מהנדסים, עם זאת.

חכם

מהנדסים. כמו טרנזיסטורים להיות דחוסים יותר, חששות צריכת החשמל וחשמל להיות בעיות עיקריות. כעת, כאשר הטרנזיסטורים מגיעים כמעט לגודל קטן עד אינסוף - כל אחד מהטרנזיסטורים של מיליונים פלוס בשבבי אייבי ברידג 'של אינטל נמדדים ב -22 ננומטר, או בערך 0.000000866 אינץ' - כובש את הצרות האלה לוקח חשיבה יצירתית. "אין ספק שזה מתחיל קשה ", אמר מנהל הייצור הטכני של אינטל, צ'אק מולוי, בראיון טלפוני. "באמת, אנחנו באמת ברמה של אטומית".

כדי לשמור על התקדמות a-rollin, אינטל עשתה כמה שינויים משמעותיים בעיצוב הבסיס של טרנזיסטורים על העבר עָשׂוֹר. ב -2002 הודיעה החברה כי היא עוברת למצב של "סיליקון מתוח", אשר הגדיל את ביצועי השבבים ב -10 עד 20 אחוזים על ידי עיוות קל של מבנה גבישי הסיליקון. באופן ספציפי, כמו טרנזיסטורים ממשיכים להתכווץ, הם סובלים "אלקטרונית" דליפה מוגברת, מה שהופך אותם הרבה פחות יעיל. שני שינויי זמן האחרונים נלחמים בדליפה זו בדרכים חדשות.

מבלי שהחליפה יותר מדי, החלה החברה להחליף את מבודדי הסיליקון הדו-חמצני הסטנדרטיים של הטרנזיסטורים לטובת מבודדים יעילים יותר של "שער מתכת גבוה" במהלך המעבר שלה 45nm תהליך הייצור. זה נשמע פשוט, אבל זה היה ממש עניין גדול. זה היה בעקבות שינוי מונומנטלי עוד יותר, עם הקדמה של טכנולוגיית "תלת-שער" או "3D" טרנזיסטור שבבי אייבי גשר חדש של אינטל. IntelAn התמונה משווה את זרימת האלקטרונים דרך מישור (משמאל) טרנזיסטורים מימין לשמאל. האלקטרונים בטרנזיסטורים תלת-שעריים זורמים במישור האנכי, בהשוואה לזרימה השטוחה של טרנזיסטורים מסורתיים.טרנזיסטורים "מישוריים" מסורתיים יש זוג "שערים" משני צידי הערוצים הנושאים אלקטרונים. טרנזיסטורים תלת-שעריים ניפצו את החשיבה הדו-ממדית עם תוספת של שער שלישי מעל

הערוץ, המחבר בין שני שערי הצד. העיצוב משפר את היעילות על ידי הפחתת הזליגה תוך הפחתת צריכת החשמל. שוב, זה נשמע פשוט, אבל ייצור טרנזיסטורים תלת מימדי דורש

עצום

דיוק טכני. כרגע, אינטל היא יצרנית השבבים היחידה עם מעבדי 3D עם טרנזיסטורים תלת-ממדיים.

אז מה הלאה עבור אינטל? החברה לא מספרת. למעשה, מולוי אומר שכל טכנולוגיה שהחברה יכולה להשתמש בה, כמו תהליך הייצור הליטוגרפי הקיצוני הבא של הדור הבא, נכנסת ל"חור שחור "של יחסי ציבור לפני שנים רבות, לפני שאינטל מציגה אותו בצ'יפים שלה. עם זאת, הוא הדגיש, השיפורים האחרונים שנדונו לעיל אינם מפסיקים רק כאשר הם מוצגים בפני הציבור. "אנשים נוטים לחשוב" אינטל השתמשה בזה, עכשיו הם ממשיכים לדבר הבא "," אמר. "סיליקון מתוח לא נעלם כשהוספנו את היכולות של שער המתכת של היי-קיי, שער המתכת של היי-ק לא נעלם כשהלכנו לטרנזיסטורים תלת-שערתיים - אנחנו עדיין בונים ומשפרים את זה, מחדש בדור הרביעי של הסיליקון המתוח, הדור השלישי של שער המתכת של ה- high-k, ושבבי ה -14 nm הבאים שלנו יהיו הדור השני של שער תלת-ממד. "

טכנולוגיית השבבים הטובה ביותר שם רק משתפרת, מילים אחרות. אה, ובשביל מה זה שווה, אינטל חושבת שהחוק של מור ימשיך ללא הפוגה עבור לפחות שני דורות נוספים של טרנזיסטור. AMD: מחשוב מקבילי לאורך כל הדרך

אינטל אינה יצרנית השבבים היחידה בעיר. במקום להתחרות אך ורק בשיפורים בטכנולוגיית הטרנזיסטור, מתחרה AMD כי העתיד של צירי הביצועים על קיצוץ במעבדים מסוימים הוא חלש על ידי העברת חלק מעומס העבודה למעבדים אחרים שעשויים להתאים יותר למשימות מסוימות. מעבדים גרפיים, לדוגמה, מעשנים באמצעות משימות הדורשות שפע של חישובים סימולטניים, כגון פיצוח סיסמאות, כריית Bitcoin ושימושים מדעיים רבים.

האם שמעתם על מחשוב מקבילי? זה מה שאנחנו מדברים עליו.

עיצוב AMDE של AMD APU שנבנה בסטנדרטים של HSA.

"מעבר לצמתים קטנים יותר בצד הטרנזיסטור מגדיל את ביצועי המעבד ב -6 עד 8 אולי 10%, משנה לשנה ", אומר סאסא מרינקוביץ ', יצרן שיווק טכנולוגי בכיר ב- AMD. "אבל הוספת GPU עם יכולות מחשוב GPU מעניקה רווח גדול בהרבה.לדוגמה, עבור Internet Explorer 8 ל- IE9, העלייה בביצועים הייתה 400% -

ארבע פעמים

הביצועים של הדור הקודם, והכול הודות [] "אנו רואים את סוג זה של קפיצת ביצועים משחק בתוך המעטפה כוח של היום, או שאתה יכול מאוד להוריד את המעטפה כוח ולראות את אותו ביצועים [יש לך היום]", אומר מרינקוביץ '. AMD כבר הולך לכיוון הארכיטקטורה המערכת הטרוגנית - כמו השיטה של ​​הפצת עומס העבודה בין כמה מעבדים על שבב אחד נקרא - ביחידות עיבוד מואץ הפופולרי שלה, או APUs, כולל אחד powering הקרובה פלייסטיישן 4 קונסולת משחקים. APUs מכילים ליבות CPU מסורתיות וגרעין גרפיקה גדול של Radeon על אותו מת, כפי שמוצג בתרשים הבלוק לעיל. המעבד ו- GPU ב- AUs של ה- AMD הבא של AMD יחלקו את אותו מאגר זיכרון, ויטשטשו את הקווים עוד יותר ויציעו ביצועים מהירים עוד יותר. AMD אינה יצרנית השבבים היחידה המגבה את מחשוב מקבילי. החברה הייתה חברה מייסדת של קרן HSA, קונסורציום של יצרניות שבבים מובילות - אם כי

sans

Intel ו- Nvidia - שעובדות יחד ליצירת סטנדרטים שצריכים להפוך את התכנות למחשוב מקבילי לקלה יותר בעתיד.

זה דבר טוב כי חברות מובילות בתעשייה לספק את עמוד השדרה של החזון של קרן HSA, כי על מנת העתיד הטרוגני הגדול של מחשוב מקבילי לבוא לפועל, תוכניות ויישומים צריך להיות כתוב במיוחד כדי לנצל את עיצובים בחומרהHSA Foundation "התוכנה היא המפתח", מודה מרינקוביץ '. "כאשר אתה מסתכל על APU עם [תאימות מלאה של HSA] וללא HSA מלא, התוכנה תצטרך להשתנות, אבל זה יהיה שינוי לטובה … לאן אנחנו רוצים להגיע הוא קוד פעם אחת, ולהשתמש בכל מקום. יש לך את הארכיטקטורה HSA על פני כל אלה חברות שונות HSA קרן, אני מקווה שאתה יכול לכתוב תוכנית למחשב ולהפעיל אותו על הטלפון החכם או הטאבלט עם כמה tweaks או אוסף קטן. " אתה כבר יכול למצוא את היישום ממשקי עיבוד (API) המאפשרים מחשוב GPU מקביל, כגון פלטפורמת CODA של Nvidia, המבוססת על GeForce, ממשק ה- API של DirectCompute שאושר ל- DirectX 11 במערכת Windows ו- OpenCL, פתרון קוד פתוח המנוהל על-ידי קבוצת Khronos. תמיכה עבור האצת חומרה הוא להרים בין מפתחי תוכנה, אם כי רוב התוכניות להתמודד עם גרפיקה אינטנסיבית בדרך כלשהי. Internet Explorer ו- Flash נמצאים בעגלה, למשל. רק בשבוע שעבר, הודיעה Adobe זה היה הוספת תמיכה OpenCL עבור גירסת Windows של Premiere Pro. לדברי נציגים, משתמשים עם כרטיס גרפי AMD בדידים או APUs יוכלו לנצל את האצת GPU כדי לערוך HD ו 4K קטעי וידאו בזמן אמת, או לייצא קטעי וידאו עד 4.3 פעמים מהר יותר מאשר את הבסיס nonaccelated תוכנה. "אני אני לא חושב שיש איזשהו או על זה ", אומר מרינקוביץ '. "ארכיטקטורות הטרוגניות

הן

הדרך של העתיד."

אופל: כל כך הרבה זמן, סיליקון, שלום, גליום ארסניד! אבל זה העתיד מבוסס על טכנולוגיית הסיליקון, כמו המחשוב של היום? ללא שם: בהחלט, בטווח הקצר. בהחלט לא, בטווח הארוך. מתישהו בעתיד, מומחים לא יודעים בדיוק מתי סיליקון יגיע לגבולות שלה פשוט לא יוכלו להיות דחף כל עוד. יצרני השבבים יצטרכו לעבור לחומר אחר. MIT התצוגה של טרמיסטור אינדיום גליום arsenide מפוברק על ידי חוקרים MIT.

כי היום הוא רחוק מאוד, אבל החוקרים כבר בוחנים חלופות. מעבדים גרפן מקבלים הרבה hype כמו יורש סיליקון פוטנציאלי, אבל אופל טכנולוגיות חושב העתיד טמון בגליום ארסניד.

אופל כבר בסדר- tuning את הטכנולוגיה גליום ארסניד בלב של POET שלה (Planar Opto אלקטרונית טכנולוגיה) פלטפורמה במשך יותר מ 20 שנים, והחברה עבדה עם BAE ואת משרד ההגנה האמריקאי (בין היתר) כדי לאמת את זה. בעוד שמפעילי המעבדים הקודמים לתוך גליום ארסנייד הסתיימו באכזבה קלה, נציגי OPEL טוענים שהטכנולוגיה הקניינית שלהם מוכנה לגדול.

OPEL רק לאחרונה יצאה משלב המו"פ ולא ניסתה להפוך טרנזיסטורים של איטי-בייטי לאייבי ברידג ' בגודל של 20 ננו-מטר, אבל החברה טוענת כי ב -800 ננו-מטר, מעבדים של גליום ארסנייד הם מהירים יותר מהסיליקון של היום

ו -

משתמשים בערך בחצי מתח.

"אם רצית להתאים את המהירות של מעבדי הסיליקון של היום, בערך שיעור 3GHz שעון, אתה לא צריך ללכת כל הדרך עד 20 או 30 ננומטר, "אומר המדען הראשי OPEL ד"ר ג 'פרי טיילור. "לעזאזל, אתה בטח יכול להכות את זה ב 200nm." וזה באמצעות טכנולוגיה מישורית, לא טרנזיסטורים 3D.

אחת הבעיות הגדולות ביותר כל פנים חלופות סיליקון היא כי סיליקון היא הטכנולוגיה החדישה ביותר בעולם, עם מיליארדי השקיעו בייצור מעבדי סיליקון כדי יעילות מקסימלית. זה הולך להיות קשה לשכנע אינטל, AMD, ARM, ואת קרן HSA לזרוק את כל זה עבור חומר חדש. אופל אומר שלטכנולוגיה שלה יש חפיפה גדולה עם שיטות ייצור סיליקון נוכחי. "זה ניתן להרחבה, והוא מסתובב ל- CMOS", אומר פיטר קופטי, מנכ"ל פיטר. "זה מאוד חשוב, בדיונים שלנו עם חברות יציקה וחברות מוליכים למחצה, הדבר הראשון שהם שואלים הוא 'האם עלי לעשות שימוש חוזר במתקנים שלי?' ההשקעה כאן היא מינימלית, כי המערכת שלנו משלימה עם מה שיש כרגע ". אופל גם אומר ופלים שלה לשימוש חוזר.

סוכנות החלל האירופית סוכנות החלל האירופית חדר נקי לייצור שבבים.הטכנולוגיה הבינלאומית מפת הדרכים עבור מוליכים למחצה זיהה גליום arsenide כמו החלפת סיליקון פוטנציאליים מתישהו בין 2018 ו 2026. יש עדיין טון של בדיקות ומעבר להיעשות לפני גליום ארסניד לוכדת

כל

של שוק המעבד המרכזי, אבל אם אפילו חלק מהתביעות של OPEL מתקיימות, הטכנולוגיה שלה יכולה בהחלט להניע את המעבדים של העתיד.

ובכן, לפחות עד שננפץ טרנזיסטורים מולקולריים או מחשוב קוונטי. אבל זה מאמר שלם לגמרי …

מחליקה לקראת יום המסתורין של הפנים, אז אחרי כל זה - יש לך מושג טוב יותר לאן הולך העתיד של המחשב. היוזמות של אינטל, AMD, ו OPEL כל להתמודד עם בעיות גדולות בדרכים שונות בהחלט, אבל זה דבר טוב. אתה לא רוצה את כל הביצים הפוטנציאליות שלך בסל אחד, אחרי הכל. והכי טוב, אם כל אלה חתיכות שונות של הפאזל PC ביצועים מוצלח, הם

יכול תיאורטית להתמזג ב Voltron- אופנה כדי ליצור עוצמה, GPU בסיוע, Tri- שער גליום ארסניד מעבד שיכול לפוצץ את המכנסיים אפילו את beefiest של מעבדי Core i7 של היום. עקומת הביצועים של היום עשוי להשתטח, אבל העתיד מעולם לא נראתה כל כך