• РЕГИСТРАЦИЯ

Закон Мура приказал долго жить

2 1169

Закон Мура умер в возрасте 51 года после продолжительной болезни.

В 1965 г. один из основателей компании Intel Гордон Мур заметил, что число электронных компонентов в интегральных схемах удваивается примерно каждые 12 месяцев. Кроме того, как много раз говорилось на этом сайте в 2003 г., оптимальное с точки зрения цены количество транзисторов в одной микросхеме удваивалось каждые 12 месяцев. В 1965 г. самая низкая стоимость одного транзистора достигалась при 50‑ти транзисторах на одной микросхеме; Мур предсказал, что в 1970 г. оптимальное количество достигнет 1 000 компонентов на микросхему, а цена за транзистор упадёт до 90 центов.

Кое‑что добавив и упростив, это наблюдение стали называть «Законом Мура»: количество транзисторов на одну микросхему будет удваиваться каждые 12 месяцев.

В этом наблюдении не было ни научной, ни инженерной необходимости. Гордон Мур просто зафиксировал текущее положение дел. Индустрия микроэлектроники приняла эту заметку не только как описание ситуации и предположение о будущем, но и как имеющий силу, директивный закон — цель, к которой должна стремиться вся промышленность.

Достижение этой цели не произошло само собой. Создание кремниевой микросхемы сложный процесс, включающий оборудование, программное обеспечение и сырьё, и всё это исходит от нескольких разных компаний. Чтобы синхронизовать работу отдельных производителей для обеспечения Закона Мура, представители индустрии публиковали графики появления технологий и переходов на новые уровни, необходимых для соблюдения Закона Мура. Ассоциация полупроводниковой промышленности, состоящая преимущественно из компаний Северной Америки и включающая фирмы Intel, AMD, TSMC, GlobalFoundries и IBM, начала публиковать такие графики в 1992 г., а в 1998 г. к ассоциации присоединилось множество организаций со всего мира, чтобы составить Международный план по развитию полупроводниковой технологии. Последний план был опубликован в 2013 г.

Проблемы с оригинальной формулировкой закона проявились уже на ранних стадиях. В 1975 г., собрав больше фактических данных, Гордон Мур внёс корректировки в закон: время удвоения он увеличил с 12 месяцев до 24. Однако на протяжении трёх десятилетий простое пропорциональное уменьшение геометрических размеров — уменьшение всех элементов на микросхеме — обеспечило стабильное соблюдение предсказаний Мура.

В 2000 г. стало ясно, что пропорциональное уменьшение размеров уже подошло к своему пределу, но были разработаны различные технические меры, чтобы продолжать двигаться по кривой закона. При 90 нм был применён напряжённый кремний, при 45 нм — новые материалы для увеличения ёмкости каждого транзистора, наслоённого на кремний. При 22 нм эстафету подхватили транзисторы с тройным затвором.

Но и эти техники исчерпали свои возможности. Существуют большие сложности с процессом фотолитографии, используемой для переноса топологии микросхемы на кремниевую подложку: применяемый сегодня свет с длиной волны в 193 нм позволяет достичь разрешения в 14 нм. Применение света с меньшей длиной волны возможно, но усложняет производственный процесс и увеличивает его стоимость. Долгое время была надежда, что фотолитография в глубоком ультрафиолете (экстремальная ультрафиолетовая литография — ЭУФ), в которой используется источник с длиной волны в 13,5 нм, позволит преодолеть это ограничение, но готовые к внедрению в производство технологии ЭУФ обнаружили множество сложностей, связанных с их наладкой.

Даже при использовании ЭУФ всё равно не ясно, насколько ещё возможно уменьшать размеры элементов; при 2 нм транзисторы будут всего 10 атомов в ширину, и вряд ли они будут надёжно работать при таких размерах. Даже если бы эту проблему удалось решить, то встаёт во весь рост угроза большого энергопотребления и рассеяния мощности: по мере уплотнения компоновки транзисторов увеличивается и рассеяние.

Новые технологии, как, например, напряжённый кремний и транзисторы с тройным затвором, потребовали больше десяти лет на внедрение в производство. Разговоры об ЭУФ идут уже ещё дольше. Присутствует также важный фактор стоимости. У Закона Мура есть неприятный аналог — Закон Рока (по имени Артура Рока), в котором говорится, что стоимость фабрик по производству микросхем удваивается каждые 4 года. Можно разработать технологии для увеличения количества транзисторов на микросхеме, но производство соответствующего оборудования может обойтись в запредельную сумму. Ситуация усложняется ростом использования более простых и дешёвых процессоров.

Недавно мы видели, как компании сталкиваются с проблемами по этим причинам. Компания Intel планировала перейти на техпроцесс в 10 нм в 2016 г. с процессорами Cannonlake — переведённой на более тонкий техпроцесс версией 14‑нанометрового процессора Skylake, который поставляется в настоящее время. В июле прошлого года компания изменила свои планы. Новое поколение процессоров Kaby Lake выйдет в 2016 г. и будет производиться по 14‑нанометровому процессу. Выпуск Cannonlake с 10‑нанометровым процессом не отменены, но не ожидаются раньше второй половины 2017 г.

Всё это усугубляется тем, что всё большее количество транзисторов становится всё сложнее применить. В 1980‑х и 1990‑х значение дополнительных транзисторов было очевидным: процессор Pentium был гораздо быстрее процессора 486, Pentium II — гораздо быстрее Pentium и т. д., и т. п. Выполнение вычислительной задачи существенно ускорялось просто за счёт замены процессора, благодаря более быстрому процессору (учитывая развитие от простых процессоров с выполнением инструкций по порядку до сложных суперскалярных с внеочередным исполнением) и благодаря более высокой частоте. В 2000-х развитие в этих направлениях остановилось. Из-за проблем с тепловыделением рост частоты, по большому счёту, прекратился, а повышение производительности каждого отдельного процессорного ядра происходит лишь небольшими порциями. Взамен стали появляться несколько процессорных ядер на одной микросхеме. Это приводит к росту общей теоретической производительности процессора, но в реальности задействовать эти мощности на исполнение программного обеспечения довольно сложно.

Эти трудности означают, что план на основе Закона Мура больше не актуален. В 2014 г. создатели Международного плана по развитию полупроводниковой технологии решили, что следующий выпуск плана не должен соответствовать закону, а в научном журнале Nature («Природа») сообщили, что следующий план, ожидаемый к выходу в грядущем месяце, будет основаться на другом подходе.

Вместо того, чтобы концентрировать внимание на технологиях, применяемых в микросхеме, для создания нового плана будет использоваться подход под названием «Больше, чем закон Мура» («More than Moore»). Рост количества смартфонов и Интернета вещей, например, привёл к тому, что широкий спектр датчиков и процессоров с низким энергопотреблением теперь является важным ориентиром для компаний, производящих микросхемы. Использование высокоинтегрированных процессоров в таких устройствах привело к необходимости создания процессоров, содержащих не только логику и кеш, но и ОЗУ, регулятор мощности, аналоговые модули для навигационных систем, сотовой вязи и Wi‑Fi или даже микроэлектромеханические элементы, как гироскопы и акселерометры.

Эти различные компоненты обычно используют разные процессы производства и предъявляют к ним разные требования, поэтому новый план будет содержать программу действий для объединения всего этого множества. Для интеграции различных производственных процессов и для использования различных материалов потребуются новые процессы и поддерживающие технологии. Производителям микросхем для этих новых рынков, внимание к таким вопросам, вероятно, более насущно, чем покорное удвоение количества транзисторов в процессорной логике.

Также будет уделено внимание новым технологиям, не связанным с используемыми сегодня техпроцессами для КМОП. Компания Intel уже объявила, что не будет использовать кремний для 7 нм. Антимонид индия (InSb) и арсенид индия‑галлия (InGaAs) кажутся перспективными и демонстрируют бо́льшую скорость переключения и меньшее энергопотребление, чем кремний. Продолжаются исследования углерода, как в форме нанотрубок, так и в виде графена, так что здесь также ещё могут быть достигнуты высокие показатели.

В то же время, уменьшение размеров, хотя и с более низким приоритетом, всё же остаётся в плане. Вслед за транзисторами с тройным затвором появятся, возможно, в районе 2020 г., транзисторы с круговым затвором и нанопроводы. К середине 2020‑х — монолитные трёхмерные микросхемы, в которых многослойные компоненты встроены в единый цельный кристалл кремния.

Тема дальнейшего уменьшения размеров ещё не закрыта. Использование альтернативных материалов, различных квантовых эффектов или даже таких экзотических технологий, как сверхпроводимость, может снова позволить с лёгкостью масштабировать микросхемы, как это было на протяжении десятилетий, или, может быть, вернуть времена, когда уменьшение происходило с преодолением трудностей, как в последние пятнадцать лет. Возможно, по какой-то существенной причине снова возникнет потребность в процессорах, которые просто быстрее, а не компактнее и потребляют меньше энергии.

Тем не менее, на сегодня несоблюдение закона становится нормой. Времена, когда Закон Мура определял будущее развитие событий и был руководством к действию, прошли.

Источник

    Революционная ситуация: верхи не могут, низы не хотят ... в США

    Не одно десятилетие дядя Сэм рыл яму для России. То он Лейбу Троцкого к нам заслал, чтобы Россия сгорела до тла в пожаре мировой революции. То сразу после окончания Второй Мировой ...

    Казус Медведчука и отчаянная храбрость лимитрофов

    Многие люди не могут понять, что движет элитами лимитрофных государств, когда они с отчаянной храбростью бросаются кусать МедведяВроде бы и размеры такие, что Мишка случайно наступит — ...

    Хотите поговорить серьёзно об образовании?

    Ладно, поговорим! Но не в виде лозунгов и размахивания транспарантами, а системно и обстоятельно Никто же не говорит, что советская система образования не была лучшей. Была. На своё время и для...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      sam88 Сегодня 14:23

      РФ заблокировала корабли ВМС Украины в портах Азовского моря

      О противодействии российского флота украинским кораблям в Азовском море заявил главнокомандующий ВСУ Руслан Хомчак.Он рассказал, что российские корабли блокируют украинский военный флот, поэтому корабли ВМС Украины фактически не могут выйти в нейтральные воды, передает Аvia.pro.Он подчеркнул, что агрессивные действия со стороны российского флота вынужда...
      466
      sam88 Сегодня 14:16

      Расстрельный приказ Сталина Девятаеву

      Расскажу про ещё одну идеологическую диверсию в новом фильме «Девятаев». Слушать сказки, что всех, попавших в плен к немцам потом гноили в лагерях Сталина уже невмоготу.Уже в трейлере этой новой антисоветской поделки звучат замечательные слова – попал в плен, расстрел на месте и клеймо позора семье. И тут же диктор называет страшный номер приказа Сталин...
      85
      sam88 Сегодня 11:47

      «Ответный удар»: Россия запретила ввоз китайской рыбной продукции

      Решением Россельхознадзора был запрещен ввоз в Приморье китайской рыбной продукции. Эта мера стала достойным ответным «ударом» на весьма недружелюбные экономические ограничения, которые ранее ввела китайская сторона по отношению к российской продукции.В данном случае, речь идет о более, чем двадцати тоннах свежемороженой форели. Как рассказали в российс...
      1320
      sam88 Сегодня 06:48

      Bloomberg: В ЕС заявили о попытках России «интегрировать» часть Украины

      В Евросоюзе выразили опасения, что Россия фактически готовит «интеграцию неподконтрольных правительству территорий Украины», сообщило агентство Bloomberg со ссылкой на документ, представленный странами-участницами ЕС. globallookpress.com Согласно данным агентства, в документе отмечается, что организация выборов в самопровозглашённых Донецкой и Луганско...
      183
      sam88 Сегодня 02:37

      США бросились закупать российское мороженое

      США почти вчетверо увеличили закупки российского мороженого, став крупнейшим его покупателем в мире. За первые три месяца года Штаты купили этого продукта почти на 4,7 миллиона долларов. Такие данные приводит «Агроэкспорт» Минсельхоза России.На втором месте (в стоимостном выражении) находится Китай, куда за январь-март было поставлено мороженого на 2,6 ...
      1246
      sam88 Сегодня 02:07

      Уральская активистка назвала дурой женщину, потерявшую 8 сыновей на войне

      Активистка Алёна Смышляева, желающая стать депутатом Законодательного собрания Свердловской области от партии «Яблоко», оскорбила память прославленной матери Марии Фроловой, потерявшей восемь сыновей в Великой Отечественной войне. Сообщение оскорбительного толка Смышляева разместила в Facebook.Мария Фролова за свою жизнь воспитала 12 сыновей, восемь из ...
      292
      sam88 Сегодня 01:52

      Польша намерена «присвоить» часть газопровода Ямал-Европа: последствия для России

      Польша намерена «присвоить» часть газопровода Ямал-Европа, проходящего по ее территории. По крайней мере на это указывает план развития инфраструктуры на предстоящее десятилетие, опубликованный польским оператором национальной газотранспортной системы GAZ-SYSTEM.Так, участок российского газопровода Ямал-Европа планируется у «Газпрома» каким-то образом «...
      283
      sam88 Сегодня 01:45

      Фермер Мельниченко: Италии с Германией мы в поле не конкуренты

      Что стоит за сообщениями о небывалом спросе в Европе на наши плуги с тракторами Невероятно, но факт — с начала января по март 2021 года экспорт отечественной сельхозтехники резко пошел в гору. Рост объемов отгрузки на внешний рынок - двукратный, в денежном выражении составив 3,9 миллиарда рублей. Наиболее активным спросом пользуются полноприводные тракто...
      3503
      sam88 Сегодня 01:36

      Трубопроводы стоят: Европа и Россия отправили десятки танкеров на восток США

      Не менее 15 танкеров направляются сейчас из Европы на восточное побережье США, чтобы доставить в американские порты более 5 млн баррелей нефтепродуктов и нефти. Трубопроводная система Colonial Pipeline из Техаса на восточное побережье США простаивает из-за кибератаки пятый день, и в регионе опасаются нехватки топлива и сырья. На АЗС стоят очереди, а на ...
      262
      sam88 Сегодня 01:22

      В чём смысл разрыва налоговых соглашений с Нидерландами и другими странами: объяснение ситуации

      Россия решила разорвать действующие налоговые соглашения с некоторыми странами. По словам премьер-министра РФ Михаила Мишустина, такие меры предпринимаются в отношении компаний, которые изыскивают способы для вывода денежных средств в страны с низким уровнем налогообложения.В результате были пересмотрены соответствующие договоренности с такими государст...
      2475
      sam88 Вчера 17:35

      Россия выслала пресс-секретаря посольства США

      Россия объявила персоной нон-грата пресс-секретаря американского посольства в Москве Ребекку Росс. Она вошла в список из десяти американских дипломатов, которых российская сторона вышлет из страны в ответ на аналогичный шаг властей США.На вопрос, почему в черном списке оказалась пресс-секретарь посольства, источник в МИД России дал понять, что речь идет...
      153
      sam88 Вчера 10:51

      Baijiahao: стремление запугать РФ обернулось серьезными травмами для десантников США

      Учения Swift Response, которые проходят в Эстонии, должны были стать одним из компонентов запугивания России, демонстрацией силы и мощи американской армии. Однако уже на второй день маневров «пугающее» впечатление от них смазала не совсем удачная высадка десанта, пишет китайское издание Baijiahao.Массовое десантирование на эстонский аэродром Нурмси сраз...
      9992
      sam88 Вчера 10:47

      Парад 9 мая: Россия с твердостью защитит свои интересы, заявляет Путин (Le Figaro, Франция)

      Французские читатели после прочтения статьи о нашем параде 9 мая разделились на две группы. Одни затянули песню о «союзе» Гитлера и Сталина с послевоенной советской «оккупацией» Восточной Европы. А другие позавидовали россиянам: ведь, в отличие от Макрона, Путин обещает победить не только «антинегритянский» расизм, но и русофобию. Путин не боится защища...
      846
      sam88 Вчера 03:15

      Крупный морской порт в Мурманской области: о ходе строительства

      С 2018 года Россия строит крупный морской порт Лавна в Мурманской области. Новая гавань будет располагаться на берегу Кольского залива (Баренцево море).Строящийся порт будет специализироваться на перевалке нефтепродуктов и угля. Согласно инвестиционному проекту, который оценивается в 360 млн. евро, помимо самой гавани предусматривается создание ж/д инфр...
      1024
      sam88 11 мая 09:46

      «Супераншлаг» на Крымском мосту вызвал бурную реакцию у завистливых украинцев

      Керчь, 10 мая. Блогер Игорь Корсаков показал «супераншлаг» на Крымском мосту, когда россияне из материковой части страны отправились посмотреть на открытие Митридатской лестницы.Первые четыре минуты ролика демонстрируется плотное движение легкового, грузового и железнодорожного транспорта по переправе через Керченский пролив. Беспрерывный поток машин кр...
      848
      sam88 11 мая 09:06

      Авторы Sina предрекли американцам жесткую встречу при переходе границ России

      Пекин, 11 мая. Россия дала на пограничные военные провокации США и их союзников по НАТО жесткий ответ, считают эксперты из китайского издания Sina.Провокации западных военных у российских границ за последние месяцы приобрели массовый характер, считают авторы материала. Но, по их мнению, Москва дала им жесткий и убедительный ответ.«В ситуации, когда внеш...
      1881
      sam88 11 мая 08:46

      Болгария "допрыгалась" с русофобией: Россия прерывает с ней авиасообщение и "закрывает" там туристический сезон

      Вот иной раз удивляешься "продуманности" и "дальновидности" еврочиновников. Вроде все такие умные и грамотные, а дурости в их решениях - что у "дурака махорки". Особенно этим отличается Болгария. Страна, серьезно пострадав в свое время за отказ от строительства "Южного потока", вроде должна была сделать выводы, что с Россией просто так не надо ссориться. Себе дороже с...
      5323
      sam88 11 мая 08:32

      Uriah Heep «Return to Fantasy» 1975 г. ~ вершина достижений группы, как творческих, так и финансовых

      Когда в 1975 году вышел альбом Uriah Heep «Return to Fantasy», он сразу же взлетел в британских чартах, но сильно просел в американских. Тем не менее, пластинка считается самым успешным произведением группы, как до, так и после ее выхода, причем как в творческом плане, так и в финансовом Uriah Heep "Return to Fantasy", 1975 г. Альбом Uriah Heep «Return...
      152
      sam88 11 мая 06:58

      Чищу грецкие орехи при помощи бутылки от шампанского (научился у крымчан). Ядро остаётся целым

      Самый эффективный способ, который я знаю. Во время поездки в Крым научились с супругой смекалистому приёму, который теперь облегчает семейный быт.В 2018 году мы выбрались в Крым всего на 6 деньков, причём произошло это весьма стихийно. Отпуск был под вопросом, и даже жилье заранее не искали. Рискнули и не прогадали: приехав в Алушту, уже на месте нашли ...
      12213
      sam88 11 мая 05:13

      В ночь после Дня Победы в центре Риги появилась красная звезда

      Рижанам подарили второй день празднования Дня ПобедыНаутро после празднования Дня Победы жители столицы Латвии увидели перед монументом Освободителям Риги огромную красную звезду, выложенную цветами.В День Победы перед монументом было выставлено ограждение, власти заявили, что сделано это по рекомендации МВД Латвии в целях обеспечения порядка. В реально...
      1535
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика